Medizinische Geräte, die für den menschlichen Körper gedacht sind, werfen ein Problem auf – denn eine verträgliche Stromversorgung ist schwierig. Ein Forscherteam aus Italien will das nun ändern. Wissenschaftler des Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) haben eine Batterie entwickelt, die vollständig aus Lebensmitteln besteht – und wiederaufgeladen werden kann.
In der Arbeit mit dem Titel "Eine essbare wiederaufladbare Batterie" wird beschrieben, wie die neue Technik funktioniert. Die Anode der Batterie besteht aus dem natürlichen Vitamin Riboflavin. Als Kathode kommt der Pflanzenstoff Quercetin zum Einsatz. Das Elekrolyt bildet eine Lösung von Natriumhydrogensulfat, der Separator besteht aus Nori-Algen, auch bekannt als Ummantelung von Sushi-Rollen. Weitere Teile der Batterie bestehen aus Zellulose und Bienenwachs, die Kontakte sind aus essbarem Blattgold.
Was Sie schon immer über Stromtanken wissen wollten, aber nie zu fragen wagten
Von solchen großen E-Tankstellen sind wir noch etwas entfernt, doch die Anzahl der Ladepunkte ist im vergangenen Jahr deutlich gestiegen. Bei der Bundesnetzagentur sind aktuell 12.278 Ladesäulen (Stand 5. Februar 2020) gemeldet, von denen viele mehr als einen Ladepunkt haben. In der Regel kommen auf eine Ladesäule zwei Ladepunkte, in seltenen Fällen sind es sogar drei. Sodass man von rund 24.000 Ladepunkten ausgehen kann. Laut dem "Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft“" (bdew) werden über 70 Prozent der bestehenden Ladepunkte von Energieunternehmen betrieben. Ein anderes Bild liefern da "statistica com" (rund 18.700 Ladestationen) und "goingelectric.de" (19.279 Standorte, 55.212 Ladepunkte), die auch durch Meldungen die Elektromobilisten aktuell gehalten wird. Betrachtet man die Verteilung der Ladepunkte, fällt auf, dass im Osten Deutschlands die Dichte der Ladesäulen abnimmt. Nach Schätzungen des Bundesverbandes der Energie- und Wasserwirtschaft (bdew) sind für eine Million E-Autos 70.000 Normalladepunkte und 7.000 Schnellladepunkte nötig.
Die Forscher versprechen, dass alle Zutaten der Batterie unter der empfohlenen Tageshöchstdosis bleiben, also ungefährlich für den Körper sind. Erste Tests zeigen, dass mit dem Akku durchaus nennenswerte Ergebnisse erreicht werden können. Die rund ein Quadratzentimeter große Zelle konnte bei einer Spannung von 0.65 Volt zwölf Minuten lang 48 Mikroampere Strom liefern. Bei entsprechend weniger Verbrauch hält sie mehr als eine Stunde.
Bisher reicht es nur für eine LED – das soll sich ändern
Forschungskoordinator Mario Caironi sieht laut einem Beitrag des Instituts vor allem zwei unmittelbare Einsatzgebiete für den Akku. Er sagt: "Künftige Einsatzmöglichkeiten reichen von essbaren Schaltkreisen und Sensoren zur Überwachung des Gesundheitszustands bis hin zur Versorgung von Sensoren zur Prüfung der Lagerbedingungen von Lebensmitteln". Sein Team arbeite allerdings auch an Batterien mit mehr Kapazität und geringerer Größe, sodass er sich die ungefährlichen Energiespeicher auch für Kinderspielzeug oder medizinische Roboter vorstellen kann.
Die aktuelle Leistung der Batterie reicht lediglich für den Betrieb einer LED – für umfangreiche Anwendung in der Medizin ist das noch zu wenig. Doch die Studie dient in erster Linie als Türöffner für weitere Forschung an solchen Akkus, damit die angesprochenen Anwendungsfälle irgendwann tatsächlich in Frage kommen.
Wiederaufladen ist in der Medizin zweitrangig, für andere Bereiche aber essentiell
Was das Wiederaufladen betrifft, spielt das nur bei Anwendungsfällen außerhalb eines Körpers eine Rolle. Denn ist die Batterie erst einmal verdaut, bleibt nicht viel, was neue Energie speichern könnte. Die Eigenschaft ist dennoch zentral für den Erfolg der Technologie, da es bei der Produktion nachhaltiger Batterien auch um andere Anwendungsmöglichkeiten geht, wo eine Mehrfachverwendung eine große Rolle spielt.
Ivan Illiac, Co-Autor der Studie, wagt einen Blick in die Zukunft. "Diese essbare Batterie ist auch als Energiespeicher sehr interessant. Es ist eine Herausforderung, sicherere Batterien zu bauen, ohne giftige Materialien zu verwenden, da die Nachfrage nach Batterien stark ansteigt. Unsere essbaren Batterien werden zwar keine Elektroautos antreiben, aber sie sind ein Beweis dafür, dass Batterien aus sichereren Materialien hergestellt werden können als die derzeitigen Li-Ionen-Batterien. Wir glauben, dass sie andere Wissenschaftler inspirieren werden, sicherere Batterien für eine wirklich nachhaltige Zukunft zu entwickeln", erklärt er.
