Schweizer Forschende entwickeln innovative Pilzbatterie-Technologie

Die Schweiz hat ihren Status als globale Innovationsführerin einmal mehr gefestigt. Forschende der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) haben eine bahnbrechende Erfindung vorgestellt, die alles infrage stellt, was wir über Energiespeicherung wissen: eine Batterie, die vollständig mit Pilzen betrieben wird. Das ist keine Science-Fiction, sondern ein greifbarer, funktionierender Prototyp, der einen grundlegenden Wandel hin zu nachhaltiger Technologie darstellt. Während sich die Welt mit den Umweltkosten der Lithiumgewinnung auseinandersetzt, suchen Schweizer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf dem Waldboden nach Antworten.

Das als «lebende Batterie» bezeichnete Gerät nutzt ein ausgeklügeltes 3D-Druckverfahren, bei dem Pilzzellen direkt in die Drucktinte eingebettet werden. Dieser innovative Ansatz ermöglicht eine präzise Konstruktion der Batteriezellen. Entscheidend ist, dass die Batterie im trockenen Zustand inaktiv und lagerfähig bleibt. Erst wenn sie mit Wasser und Nährstoffen aktiviert wird, erwacht sie zum Leben. Damit bietet sie eine bedarfsgerechte Stromversorgung, die ebenso clever wie praktisch ist. Diese Entwicklung ist ein wichtiger Schritt weg von Schwermetallen und hin zu einer Zukunft, in der unsere elektronischen Geräte im Einklang mit dem Ökosystem funktionieren.

Genau genommen handelt es sich bei diesem Gerät um eine mikrobielle Brennstoffzelle, ein Meisterwerk der biologischen Technik, das Stoffwechsel in Strom umwandelt. Der Mechanismus beruht auf dem dynamischen Zusammenspiel zweier unterschiedlicher Pilzarten. An der Anode, dem Minuspol, ernährt sich gewöhnliche Hefe von Zucker. Bei der Verarbeitung dieser Nährstoffe setzt sie kontinuierlich Elektronen frei und fungiert damit gewissermassen als Motor der Zelle.

Auf der gegenüberliegenden Seite, an der Kathode, übernimmt ein Weissfäulepilz. Er produziert ein spezielles Enzym, das die eintreffenden Elektronen auffängt und aus der Zelle leitet, wodurch der Stromkreis geschlossen wird. Das ist biologische Alchemie in ihrer besten Form. Auch wenn die erzeugte Spannung noch nicht mit jener von industriellen Generatoren mithalten kann, ist die chemische Eleganz des Systems unbestreitbar. Es beweist, dass sich die natürlichen Verdauungsprozesse nutzen lassen, um unsere technologische Infrastruktur mit Energie zu versorgen, insbesondere Geräte mit geringem Strombedarf, die unsere Umwelt überwachen.

Die Auswirkungen dieser Entdeckung auf die Umwelt sind schlichtweg revolutionär. Wir ertrinken derzeit in Elektroschrott, während herkömmliche Batterien weltweit giftige Chemikalien und Schwermetalle in Deponien freisetzen. Die Schweizer Pilzbatterie stellt sich dieser Krise direkt entgegen. Sie ist zu erstaunlichen 100 Prozent biologisch abbaubar. Anders als ihre chemischen Pendants zersetzt sich diese Batterie nicht einfach, sondern kehrt in die Erde zurück, ohne giftige Rückstände zu hinterlassen.

Die in der renommierten Fachzeitschrift ACS Sustainable Chemistry & Engineering veröffentlichte Studie hebt dies als wichtigsten Vorteil der Technologie hervor. Am Ende ihres Lebenszyklus wird die Batterie zu Kompost statt zu einer Gefahr. Dieser Wandel ist entscheidend für den Einsatz von Einwegsensoren in der Landwirtschaft. Landwirtinnen und Landwirte können sich nun eine Zukunft vorstellen, in der Bodensensoren eingesetzt und anschliessend einfach biologisch abgebaut werden. So entfällt der kostspielige und umweltschädliche Aufwand, Tausende kleine Lithiumbatterien einzusammeln und zu recyceln.

Auch wenn die aktuelle Version keine grossen Strommengen erzeugt, ist ihr Potenzial für die Fernüberwachung enorm. Die Empa sieht die Landwirtschaft und die Umweltforschung als wichtigste Einsatzgebiete dieser Technologie. In abgelegenen Schweizer Tälern oder auf weitläufigen Landwirtschaftsflächen war die Stromversorgung von Sensoren zur Überwachung von Feuchtigkeit, Temperatur oder Bodenqualität bisher immer mit grossen logistischen Herausforderungen verbunden. Diese Pilzbatterie bietet eine Lösung, die nach der Installation keiner weiteren Betreuung bedarf und ideal auf die Anforderungen der modernen Präzisionslandwirtschaft abgestimmt ist.

Die leitende Forscherin Carolina Reyes und ihr Team ruhen sich nicht auf ihren Lorbeeren aus. Sie arbeiten intensiv daran, die Effizienz und Haltbarkeit der Batterie zu verbessern. Nun wird nach weiteren Pilzarten gesucht, die möglicherweise eine höhere Stromausbeute ermöglichen. Während die Schweizer Innovation weiterhin Grenzen verschiebt, erleben wir die Entstehung einer neuen Ära, in der unsere Geräte gezüchtet statt abgebaut werden. Das ist mehr als nur eine Batterie: Sie ist ein Bauplan für eine nachhaltige technologische Zukunft.