07.04.2015

Mikroben mit Ladekabel

Magnetitnanopartikel dienen einigen Mikroben als wiederaufladbare Batterien.

Mikroorganismen haben die bemerkenswerte Fähigkeit, in fast jeder noch so unwirtlichen Umgebung leben und überleben zu können. Aus praktisch jedem Material gelingt es Spezialisten aus dieser Gruppe, Energie zu gewinnen – zum Beispiel aus Eisen. Nun haben Geomikrobiologen vom Zentrum für Angewandte Geowissenschaften der Universität Tübingen entdeckt, dass einige Eisen verwertende Bakterien Eisenminerale auch als Energiespeicher verwenden. Sie können winzige magnetische Partikel, Magnetitnanopartikel, die natürlicherweise in vielen Böden und Sedimenten vorkommen, als wiederaufladbare Batterie nutzen.

Abb.: Magnetit (Bild: J. M. Byrne et al.)

Bisher war bekannt, dass bestimmte Bakterien Eisen in seiner löslichen, zweifach positiven ionischen Form (Fe(II)) als Elektronenquelle oder in Form von wenig kristallinen und dadurch gut zugänglichen Fe(III)-Mineralen als Energiespeicher für die Energiegewinnung einsetzen können. Doch das Forscherteam hat entdeckt, dass Bakterien auch die kristalline Form Magnetit nicht verschmähen und dieses sehr stabile Mineral gleichzeitig sowohl als Elektronenquelle als auch als Elektronenspeicher, eben wie eine Batterie, nutzen können. Dies haben James Byrne, Nicole Klueglein, Erwin Appel und Andreas Kappler von der Universität Tübingen in Zusammenarbeit mit Carolyn Pearce von der britischen University of Manchester und Kevin Rosso vom Pacific Northwest National Laboratory in den USA unter Laborbedingungen genauer untersucht.

Die Wissenschaftler setzten Eisen-oxidierende Bakterien kontrollierten Bedingungen bei simuliertem Tageslicht und Magnetit in der Umgebung aus. Mithilfe verschiedener Analysemethoden konnten sie feststellen, dass die Bakterien dem Magnetit Elektronen entzogen und es dadurch entluden. Unter Nachtbedingungen wurden Bakterien aktiv, die den umgekehrten Prozess beherrschen, und auf dem Magnetit die überzähligen Elektronen aus ihrem Stoffwechsel zurückließen. Dieser Entladungs- und Ladungsmechanismus wurde über mehrere Runden wiederholt und funktionierte genauso wie bei einer aufladbaren Batterie.

„Die Batterie war bei den Bakterien also immer wieder in diesen Tag-und-Nacht-Zyklen im Einsatz“, sagt Andreas Kappler. „Wir gehen davon aus, dass auch viele andere Bakterientypen, die man in der Umwelt findet, wie zum Beispiel vergärende Bakterien, die normalerweise Eisen nicht zur Energiegewinnung verwenden, Magnetit als Batterie verwenden können.“

U. Tübingen / DE

Anbieter des Monats

Edmund Optics GmbH

Edmund Optics GmbH

With over 80 years of experience, Edmund Optics® is a trusted provider of high-quality optical components and solutions, serving a variety of markets including Life Sciences, Biomedical, Industrial Inspection, Semiconductor, and R&D. The company employs over 1.300 people across 19 global locations and continues to grow.

Content Ad

Double-Pass AOM Clusters

Double-Pass AOM Clusters

Versatile opto-mechanical units that enable dynamic frequency control and amplitude modulation of laser light with high bandwidth, that can be combined with beam splitters, monitor diodes, shutters and other multicube™ components.

Meist gelesen

Themen