Bakterielle Zersetzung Klärschlamm liefert Wasserstoffenergie

Wasserstoff gilt als umweltschonender Energieträger der Zukunft. Jetzt präsentieren Forscher ein neues Rezept, um das Gas zu gewinnen - mit Klärschlamm, Salzwasser und Bakterien. Angenehmer Nebeneffekt: Das Abwasser wird gereinigt.

Klärwerk in Hessen (Archivbild): Abwasser reinigen und gleichzeitig Energie gewinnen
dapd

Klärwerk in Hessen (Archivbild): Abwasser reinigen und gleichzeitig Energie gewinnen


Hamburg - Aus Klärschlamm Energie gewinnen - diese Vision wollen US-Forscher umsetzen. Sie haben dazu ein Verfahren entwickelt, bei dem Bakterien in nur einem Schritt und ohne zusätzliche Stromzufuhr Wasserstoffgas produzieren. Das sei gelungen, indem man zwei bereits bekannte Technologien kombiniert habe, berichten die Wissenschaftler im Wissenschaftsmagazin "Proceedings of the National Academy of Sciences".

"Die Wasserstoffproduktion wird dabei von zwei Faktoren getrieben: Von der Zersetzung von organischem Material durch Bakterien sowie von der Energie, die aus dem Unterschied im Salzgehalt von Meerwasser und Süßwasser gewonnen wird", beschreiben Younggy Kim and Bruce Logan von der Penn State University das Prinzip.

Getestet haben sie ihr System mit einem Prototypen im Kleinmaßstab. Dabei konnten sie rund 25 Milliliter Wasserstoff pro Minute erzeugen. Hochgerechnet ergebe sich damit eine Wasserstoffproduktion von rund 1.000 Litern pro Tag und pro Kubikmeter, berichten die Wissenschaftler.

Mit der neuen Methode würde also reines Wasserstoffgas klimafreundlich und ohne weitere Stromzufuhr hergestellt werden, sagen die Forscher. Die Anlage funktioniere auch, wenn die Mikroben nicht mit Abwasser sondern mit anderen organischen Materialien gefüttert werden. In Kläranlagen eingesetzt, erfüllten sie allerdings einen doppelten Zweck: Sie reinigen das Abwasser und stellen Energie in Form von Wasserstof bereit.

Basis des neuen Systems ist eine mikrobielle Elektrolysezelle (MEC). In dieser zersetzen Bakterien organische Verbindungen und geben dabei Wasserstoff ab. Dieses Verfahren funktioniere aber nur dann, wenn man Strom einleite, sagen die Forscher. Diesen musste man bisher anderweitig gewinnen und das verringerte die Effektivität.

Spannung zwischen Süß- und Salzwasser

Dieses Problem habe man gelöst, indem man nun die mikrobielle Elektrolysezelle mit einem Verfahren zur chemischen Stromgewinnung gekoppelt habe, berichten die Wissenschaftler. Grundlage dieses zweiten Bausteins, der sogenannten reversen Elektrodialyse (RED), ist ein physikalisches Grundprinzip: Das Streben nach einem Konzentrationsausgleich zwischen Salz- und Süßwasser. Werden beide Wassersorten aneinander vorbeigeleitet und dabei durch eine dünne, halbdurchlässige Membran getrennt, baut sich eine Spannung auf. Diese kann, beispielsweise in Osmosekraftwerken, in Strom umgewandelt werden.

Ein solches RED-System aus nur fünf Kammerpaaren mit Süß- und Salzwasser habe man nun genutzt, um die Mikrobenzelle mit Strom zu versorgen, berichten die Forscher. Das resultierende System habe eine Energieeffizienz von 51 Prozent erreicht und genauso viel Wasserstoff produziert wie herkömmliche, mit externem Strom versorgte mikrobielle Elektrolysezellen.

Wasserstoff gilt als einer der Energieträger der Zukunft. Bei seiner Verbrennung hinterlässt es nur Wasserdampf; es entsteht kein klimaschädliches Kohlendioxid wie bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen wie Erdgas, Erdöl oder Kohle.

Es gibt zurzeit mehrere Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffgas. Bei den meisten werden Biomasse oder Kohlenwasserstoffe zerlegt. Diese Methoden verbrauchen jedoch Strom. Wasserstoff als Energieträger gilt nur dann als umwelt- und klimafreundlich, wenn auch der Strom für seine Herstellung aus erneuerbaren Energien wie Wind, Sonne oder Wasserkraft gewonnen wird.

wbr/dapd

© SPIEGEL ONLINE 2011
Alle Rechte vorbehalten
Vervielfältigung nur mit Genehmigung


TOP
Die Homepage wurde aktualisiert. Jetzt aufrufen.
Hinweis nicht mehr anzeigen.