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23.02.2017 - 18:51
Foto: Berkeley Lab

Viren sollen am Schuh und im Körper Strom liefern

17.05.2012, 08:00
Wissenschaftler des Lawrence Berkeley National Laboratory, das dem US-Energieministerium unterstellt ist, haben einen Weg gefunden, Viren zur Stromerzeugung zu nutzen. Gemeint sind nicht Computerviren, sondern jene aus der Natur. Für den Menschen sind sie ungefährlich, weshalb sie künftig nicht nur, am Schuh angebracht, das Handy aufladen, sondern auch in den Körper implantiert werden könnten.

Die Viren des M13- Stamms sind sogenannte Bakteriophage, was bedeutet, dass sie lediglich Bakterien als Wirte nutzen. Sie verfügen über piezoelektrische Eigenschaften: Die Viren sind von rund 2.700 geladenen Proteinen bedeckt. Werden sie zusammengedrückt, bilden sich Dipole aus, die zu messbarer elektrischer Spannung führen - die Viren erzeugen Strom.

Die Wissenschaftler des Lawrence Berkeley National Laboratory  manipulierten zur Verstärkung des Effekts den Aufbau der Viren: Sie fügten negativ geladene Aminosäuren am Ende der DNA- Struktur ein, um die Spannung zu erhöhen. Anschließend beschichteten sie eine briefmarkengroße Elektrode mit einem dünnen Film der M13- Viren in mehreren Lagen - 20 davon stellten sich als optimal für den größten piezoelektrischen Effekt heraus.

Strom reicht derzeit für LCD- Bildschirm

Bei Druck erzeuge der Generator derzeit maximal sechs Nanoampere an Stromstärke und eine Spannung von 400 Millivolt, beschreiben die Forscher. Dies reiche aus, um einen kleinen LCD- Bildschirm zu betreiben (siehe Foto). Es sei das erste Mal, dass eine Kombination aus Druck und Viren Strom erzeuge.

M13- Viren als ideale Stromerzeuger

Die Forscher sind von den Vorteilen des M13- Virus für die Stromerzeugung überzeugt. Die Viren ordnen sich demnach selbst zu einem Film an, ähnlich wie Essstäbchen in einer Schachtel. So lassen sich die Generatoren relativ unkompliziert herstellen. Zudem vermehrt sich der Virus binnen weniger Stunden Millionen Mal und können gentechnisch leicht verändert werden.

Persönliche Generatoren in "naher Zukunft"

Fast noch wichtiger: Für den Menschen ist M13 ungefährlich, dementsprechend viele Anwendungsmöglichkeiten sind denkbar. "Wir glauben, dass wir in naher Zukunft persönliche elektrische Generatoren herstellen können. Im Grunde für all unsere täglichen Aktivitäten, die mit mechanischer Bewegung (oder Vibration) zu tun haben: gehen, joggen, schreiben und so weiter", erklärte Forscher Seung- Wuk Lee gegenüber ABC News. Ein dünner piezoelektrischer Film am Schuh etwa könne ausreichen, um ein damit verbundenes Handy aufzuladen.

Implantation denkbar

Die Forscher sehen aber noch mehr Möglichkeiten. Da das piezoelektrische Material für den Menschen ungefährlich ist, könnte es auch implantiert werden. Das Pumpen des Herzens könnte so Biosensoren oder medizinische Geräte antreiben. Herzschrittmacher könnten damit zum Beispiel ebenso aufgeladen werden wie Hörgeräte. Allerdings ist unter anderem noch nicht geklärt, wie sich piezoelektrischen Voränge auf biologische Materialien - also auch auf menschliches Gewebe - auswirken.

Diese Pläne sind daher noch Zukunftsmusik, zudem reicht der derzeit erzeugte Strom nicht einmal für ein Handy aus. Die Forscher glauben aber, die Leistung in naher Zukunft hundert- bis tausendfach verstärken zu können und damit einen persönlichen Generator zu entwickeln.

17.05.2012, 08:00
bge
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