Energie aus Verdunstung – Forscher erschaffen künstlichen Muskel aus Folie und Sporen

Andreas-Hermsdorf / pixelio.de

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Was haben LED-Leuchten und ein Spielzeugauto gemeinsam? Beide lassen sich mittlerweile auch durch verdunstendes Wasser antreiben, genauer gesagt aus der Energie, die beim Verdunsten entsteht. Das zumindest ist Wissenschaftlern der Columbia University New York mithilfe von Bakteriensporen kürzlich gelungen, indem sie eine Art künstlichen Muskel erschufen.

Energie aus Verdunstung

Den Effekt kennt eigentlich jeder, der irgendwann mal ins Schwitzen geraten ist. Verdunstet der Schweiß auf der Haut, wird dieser Wärme entzogen und ein Kühlungseffekt tritt ein. Dem Team um Ozgur Sahin ist es nun gelungen, ein Gerät zu entwickeln, das dazu in der Lage ist, dem Verdunstungsvorgang Energie zu entziehen. Laut Sahin starteten und liefen diese Motoren autonom, wenn sie an Grenzflächen zwischen Wasser und Luft platziert würden.

Künstlicher Muskel aus dünner Folie

Diese völlig neue Art der Energiegewinnung nutzt die Sporen des Bakteriums Bacillus subtilis, der auch als Heubazillus bekannt ist. Abhängig vom Feuchtigkeitsgehalt der Umgebungsluft nehmen sie Feuchtigkeit auf oder geben sie ab, wobei sie in kürzester Zeit entsprechend schrumpfen oder sich ausdehnen. Die Wissenschaftler haben diese Sporen auf beide Seiten einer sehr dünnen Kunststofffolie aufgetragen, die sich nun wellt, sobald die Sporen trocken und entsprechend geschrumpft sind. Im umgekehrten Fall ist die Folie glatt, wenn die Sporen groß sind. Auf diese Weise ist eine Art künstlicher Muskel mit Fähigkeit zur Kontraktion entstanden. Auf Basis dieser Folien bastelten die Wissenschaftler ein kastenartiges Gerät, in dessen Innenraum sich die Luftfeuchtigkeit immer wieder ändert. Das führt dazu, dass sich die Klappen auf der Oberseite immer wieder öffnen und schließen.

Für die Energiegewinnung selbst sind aber die „künstlichen Muskeln“ verantwortlich. Steigt im Innern des Kastens die Luftfeuchtigkeit an, nehmen die Sporen Wasser auf, dehnen sich daraufhin aus und öffnen über eine mechanische Verbindung die Klappen. Der umgekehrte Effekt tritt auf, wenn die Luftfeuchtigkeit im Innern wieder abnimmt. Anschließend wird der Prozess wiederholt, wodurch sich die Klappen immer wieder öffnen und schließen. Dabei wird genug Energie erzeugt, um beispielsweise LED-Lampen mit Strom zu versorgen. Die Forscher konstruierten auch eine Art Feuchtigkeitsmühle, mit deren Hilfe sich ein Spielzeugauto antreiben lässt.

Geringe Effizienz – funktionierendes Konzept

Diese Art der Energiegewinnung ist aber noch sehr ineffizient. Immerhin konnten die Wissenschaftler beweisen, dass das Konzept funktioniert. Entsprechend zuversichtlich sind die Forscher, mit ihrer Erfindung irgendwann einen Beitrag zur Energieversorgung leisten zu können. Die von Verdunstung angetriebenen Motoren könnten ihrer Ansicht nach Verwendung bei der Stromversorgung von Robotersystemen, Sensoren, Geräten und Maschinen finden, die in ihrer natürlichen Umgebung funktionieren.

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