ENERGIE

Bio-Batterie aus Papier

Prototyp eines Bakterien-Kraftwerks. *Foto: Choi et al./ State University of New York*

Um die Luftqualität oder den Blutzuckerspiegel zu messen, benötigen Sensoren nur geringe Strommengen. Seokheun Choi und sein Team von der State University of New York haben gezeigt, dass dazu eine Bio-Batterie aus Papier ausreicht. Auf eine Art Kaffeefilter, der sonst zur Chromatografie genutzt wird, setzten sie als Anode eine hauchdünne Schicht aus Nickel, Ruß und leitfähigem Polypyrrol. Als Kathode diente eine Schicht aus poröser Aktivkohle, stabilisiert mit Wachs. Dieses Papier befeuchteten die Forscher mit etwas wässriger Zuckerlösung, die Bakterien der Art „Shewanella oneidensis MR-1“ enthielt. Die Mikroben bauten den Zucker ab und gaben dabei Elektronen an die Anode und Protonen an die Kathode ab. So erzeugten sie einen Stromfluss. Mehrmals gefaltet und in Reihe geschaltet, lieferte die Batterie knapp 45 Mikrowatt – ausreichend für den Betrieb kleiner Sensoren. Die Bakterien sterben allerdings nach einigen Stunden ab und machen die Batterie funktionslos. Dafür aber zersetzt sie sich in freier Natur nahezu rückstandslos. JAN OLIVER LÖFKEN

Carsharing-Autos mit vier Sitzplätzen könnten alle knapp 14000 Taxis in der Stadt New York ersetzen. Das ergab ein Berechnungsmodell von Forschern des Massachusetts Institute of Technology, das einen Algorithmus zur Verteilung nutzte. Durchschnittlich nur 2,7 Minuten müssten Mitfahrer auf einen freien Platz warten. Mit dem Einsatz solcher Flotten anstelle einzelner Taxifahrten erwarten die Forscher weniger Stau, Umweltbelastung und Benzinverbrauch.

ENERGIE

Kühlen mit dem Weltall

Spezielles Material kann Wärmestrahlen in den Weltraum abgeben. *Illustration: Fan Lab/ Stanford Engineering*

Klimaanlagen und Kühlschränke fressen viel Strom und heizen ihre Umgebung. Das muss nicht sein, denn die Atmosphäre ist für Wärmestrahlen zwischen 8 und 13 Mikrometer Wellenlänge durchlässig. Zhen Chen und Kollegen von der Stanford University konstruierten auf dieser Grundlage einen photonischen Kühlschrank, der seine Wärme direkt an den Weltraum abgibt.

Zur Isolierung schirmten sie einen zehn Zentimeter durchmessenden Edelstahlzylinder mit stark reflektierenden Folien vor Wärmestrahlung ab und schufen ein Vakuum in seinem Inneren. Die verbliebene Wärme konnte durch einen Deckel aus Zinkselenid nach außen entweichen, das für Infrarotwellen von 8 bis 13 Mikrometer durchsichtig ist. Anschließend wurden die Wellen von einem mikrometerdünnen Sandwich aus Siliziumnitrid, Silizium und Aluminium abgestrahlt.

Auf dem Dach des Instituts ermittelte Chen über 24 Stunden hinweg den Kühleffekt des Prototyps. Bei wolkenlosem Himmel sank die Temperatur im Zylinder durchschnittlich um 37,4 Grad unter die der Umgebung. Die größte Temperaturdifferenz betrug sogar 42,2 Grad: minus 26 Grad bei 16 Grad Außentemperatur.

Ganze Räume auf diese Weise zu kühlen, halten die Forscher wegen der hohen Kosten des Zinkselenid-Fensters für wenig sinnvoll. Doch mit neuen, günstigeren Materialien könnten auch ländliche Regionen Tiefkühltruhen ohne Stromanschluss bekommen. Allerdings funktioniert das Prinzip nur bei wolkenlosem Himmel. JAN OLIVER LÖFKEN