Künstliche dreidimensionale Biotope mit elektroaktiven Bakterien für hocheffiziente mikrobielle Brennstoffzellen durch Verwendung von Metall/Polymerfaser Hybridstrukturen

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Greiner; Professor Dr. Uwe Schröder
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Polymermaterialien
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 220918832

Das Ziel dieses Projektes ist die Herstellung künstlicher Biotope für elektroaktive Bakterien zur Verwendung in bioelectrochemischen Systemen (BES). Basierend auf den Ergebnissen unser ersten erfolgreichen Projektperiode dieses Antrages, wollen wir jetzt einen neuen Elektrodendesign untersuchen, der die bessere Kolonialisierung und Durchdringung von 3D-Elektroden mit elektrochemischen Bakterien erlaubt, so dass die Effizienz und katalytische Wirkweise von Biofilmelektroden verbessert wird. Die Hypothese unseres geplanten Projektes basiert auf der Annahme, dass die gemeinsame Abscheidung von Bakterien und Elektrodenmaterial während der Herstellung eine bessere Durchdringung der Komponenten und damit eine schnellere und effizientere Elektrodenwirkung erlaubt. Konventionelle, nacheinander erfolgende Prozesse zur Herstellung von Elektroden und Biofilmkolonialisierung leiden oft im Falle von 3D-Strukturen unter der langsamen Kolonialisierung und unvollständigen Durchdringung der Elektroden. Unser Konzept basiert auf dem Wet-laid-Prozess, den wir kürzlich für kurze elektrogesponnene Fasern etabliert haben. Dieser Wet-laid-Prozess ergab einen perfekten Zugang zu qualitativ hochwertigen porösen Nanofaservliesen. Die fehlende aber dennoch benötige elektrische Leitfähigkeit wird durch Zugabe von Silber- und Kupfernanofasern während des Wet-laid-Prozesses realisiert werden. Gleichzeitig werden wir verkapselte Bakterien zum Wet-laid-Prozess zugeben, wodurch schließlich die benötigten Hybrid-Elektroden für hocheffiziente BES erhalten werden sollen. Wir werden systematisch die Komposition der Elektroden, die durch den Wet-laid-Prozess hergestellt werden untersuchen und mit bekannten BES Elektroden vergleichen umso unsere Hypothese zu verifizieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen