Pilze faszinieren. Von den geschätzt 1,5 Millionen Arten weltweit sind bisher nur etwa 120’000 identifiziert und beschrieben. Und es werden ständig weitere entdeckt, die das Potential für neue Substanzen und Rohstoffe bieten. 

Ihre Eigenschaften sind erstaunlich: Ob als Speisepilz oder Schimmel, als Material zur Herstellung von Medikamenten, Lederersatz oder Möbeln – oder wie Forschende nun herausgefunden haben: als Stromproduzent.

In einem dreijährigen Forschungsprojekt haben Mitarbeiter des Empa-Labors «Cellulose and Wood Materials» eine Pilzbatterie entwickelt. Das schreibt die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in einer Mitteilung.

Viel Strom produzieren die lebenden Zellen nicht – aber genug, um damit beispielsweise einen Temperatursensor über einige Tage zu betreiben. Solche Sensoren kommen in der Landwirtschaft oder in der Umweltforschung zum Einsatz. 

Der grösste Vorteil der Pilzbatterie: Anders als herkömmliche Batterien kommt sie ohne Werkstoffe wie Quecksilber, Cadmium oder Blei aus. Laut Mitteilung ist sie komplett ungiftig und auch noch biologisch abbaubar.

Pilze aus dem 3D-Drucker

Genau genommen handelt es sich bei der Zelle nicht um eine Batterie, sondern um eine mikrobielle Brennstoffzelle. 

Wie alle Lebewesen wandeln Mikroorganismen Nährstoffe in Energie um. Mikrobielle Brennstoffzellen machen sich diesen Stoffwechsel zunutze und greifen einen Teil der Energie als Strom ab. «Zum ersten Mal haben wir zwei Pilzarten zu einer funktionierenden Brennstoffzelle kombiniert», sagt Empa-Forscherin Carolina Reyes in der Mitteilung. 

Die Stoffwechsel der beiden Pilze ergänzen sich: Auf der einen Seite der Batterie befindet sich ein Hefepilz, der Elektronen freisetzt. Die andere Seite wird von einem Weissfäulepilz besiedelt. Dieser produziert ein besonderes Enzym, dank dem die Elektronen eingefangen und aus der Zelle geleitet werden können.

Dabei werden die Pilze nicht etwa in die Batterie «gepflanzt». Sie sind von Anfang an ein integraler Bestandteil der Zelle. Die Komponenten der Pilzbatterie werden mittels 3D-Druck hergestellt. Das erlaubt den Forschenden, die Elektroden so zu strukturieren, dass die Mikroorganismen möglichst einfach an die Nährstoffe kommen. Dafür werden die Pilzzellen unter die Drucktinte gemischt. 

Leistungsfähiger und langlebiger

Aufgrund der grossen Erfahrung ihres Labors im 3D-Druck von weichen, biobasierten Materialien gelang es den Forschenden, eine passende Tinte auf der Basis von Cellulose herzustellen. Die Pilzzellen können die Cellulose sogar als Nährstoffquelle nutzen und helfen so, die Zelle nach ihrem Einsatz abzubauen. 

Ihre bevorzugte «Nahrung» besteht aus einfachen Zuckermolekülen, die den Batterien zugesetzt werden. «Man kann die Pilzbatterien in einem getrockneten Zustand aufbewahren und am Einsatzort einfach durch die Zugabe von Wasser und Nährstoffen aktivieren», sagt Reyes.

Nun wollen die Forschenden die Pilzbatterie leistungsfähiger und langlebiger machen – und weitere Pilzarten suchen, die sich als Stromlieferanten eignen. Reyes sagt: «Gerade im Bereich der Materialwissenschaft sind Pilze noch zu wenig erforscht und genutzt.»