Kunstpflanze reinigt Raumluft und erzeugt Strom
Kunstpflanze reinigt Raumluft und erzeugt Strom
ingenieur.de: Forschende aus New York haben künstliche Pflanzen entwickelt, die die Innenraumluft reinigen und gleichzeitig Strom erzeugen können.
Wir Menschen verbringen durchschnittlich über 80 % unserer Zeit in Innenräumen – ob bei der Arbeit, in der Schule oder zu Hause. Doch oft wird die Luftqualität vernachlässigt. Durch menschliche Aktivitäten und Baumaterialien steigt der CO₂-Gehalt in Innenräumen. Da traditionelle Methoden wie Lüften zunehmend an Wirksamkeit verlieren, suchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nach Alternativen. Ein Forschungsteam der Binghamton University hat ein System entwickelt, das nicht nur die Raumluft reinigt, sondern auch Strom erzeugt – mithilfe künstlicher Pflanzen.
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Funktionsweise: Cyanobakterien und Biosolarzellen
Die künstlichen Pflanzen bestehen aus „Blättern“, die mit Cyanobakterien (Synechocystis sp. PCC 6803) ausgestattet sind. Diese Bakterien nutzen das Licht im Raum, um Photosynthese durchzuführen und dabei CO₂ in Sauerstoff (O₂) umzuwandeln. Während dieses Prozesses werden überschüssige Elektronen freigesetzt und über spezielle Zellmembranen zur Anode transportiert, was einen elektrischen Strom erzeugt.
Das System erreicht eine Spannung von 2,7 V und eine Leistung von bis zu 140 µW, ausreichend für kleine Geräte wie LEDs oder Thermometer. „Vor allem nach COVID-19 wissen wir, wie wichtig die Luftqualität in Innenräumen ist“, erklärt Professor Seokheun „Sean“ Choi von der Binghamton University.
CO₂-Reduktion und Stromerzeugung
Tests haben gezeigt, dass der Prototyp mit fünf künstlichen Blättern den CO₂-Gehalt in Innenräumen um bis zu 90 % senken kann – von 5000 ppm auf 500 ppm. Diese Reduktion übertrifft die Leistungsfähigkeit natürlicher Pflanzen, die den CO₂-Gehalt durchschnittlich nur um 10 % senken. Die künstlichen Pflanzen bieten somit eine effiziente Alternative zu herkömmlichen Methoden und tragen gleichzeitig zur Stromerzeugung bei.
Die Cyanobakterien sorgen dabei für eine nachhaltige CO₂-Bindung und O₂-Freisetzung. Zukünftige Weiterentwicklungen sollen den Einsatz zusätzlicher Bakterienarten ermöglichen, um die Lebensdauer und Effizienz der Pflanzen zu steigern.
Struktur der künstlichen Pflanzen
Die künstlichen Pflanzen bestehen aus einzelnen „Blättern“, die in Stammstrukturen integriert sind. Jedes Blatt enthält fünf biologische Solarzellen, die als Biosolarzellen bezeichnet werden. Diese sind elektrisch und fluidisch miteinander verbunden, sodass Wasser und Nährstoffe ähnlich wie bei natürlichen Pflanzen durch Kapillarkräfte transportiert werden… weiterlesen
