Rose als Akku

Eine Pflanze als elektrischer Energiespeicher: An diesem Projekt arbeiten schwedische Forscher. Dabei nimmt die Pflanze – eine abgeschnittene Rose – einen leitfähigen und bioverträglichen Kunststoff mit dem Wasser auf. Im Stängel, in den Blättern und in der Blüte wird der Kunststoff zu einem Gel, das elektrischen Strom leiten kann.

2015 haben die Forscher um Magnus Berggren von der Linköping-Universität im schwedischen Norrköping bereits berichtet, dass sich Pflanzen als elektrische Leiter eignen. Nun haben sie ihr System verbessert: Roger Gabrielsson, einer der Co-Autoren der Studie, entwickelte mit ETE-S einen Kunststoff, der den Strom um zwei Größenordnungen besser leitet als die zuvor verwendete Substanz.

Zudem bleibt ETE-S nicht nur im Xylem, dem röhrenförmigen Teil des Gefäßsystems, sondern breitet sich auch in den Wänden der Pflanzenzellen und in deren Zwischenräumen (zusammen Apoplast genannt) aus, wie die Forscher im Fachmagazin „“Proceedings of the National Academy of Sciences“ berichten.

Die Rose steht dazu etwa 24 Stunden in einer wässrigen Lösung, die den Kunststoff enthält. Wie die Pflanze sonst Mineralien und andere Stoffe mit dem Wasser aufsaugt, so gelangt auch das ETE-S in die Rose. Dort verdickt sich der Stoff zum Hydrogel, indem sich die ETE-S-Moleküle zu Polymeren zusammenschließen.

Immunsystem der Pflanzen lässt Hydrogel entstehen

Aus Beobachtungen mit Hilfe bildgebender Verfahren schließen die Wissenschaftler, dass ein Abwehrmechanismus der Pflanze bei der Polymerbildung hilft. Demnach unterstützen reaktive Sauerstoffradikale die Polymerisation des Kunststoffs. Die Moleküle werden eigentlich gebildet, um ein Eindringen von Mikroorganismen bei Verletzungen der Pflanze zu verhindern.

Um aus der Rose einen Energiespeicher zu machen, nutzen die Forscher die Polymerstränge in den größeren Gefäßen als Elektroden und das ETE-S im Apoplast als Elektrolyt. Dies ist vergleichbar mit dem Aufbau einer Batterie oder eines Akkus.

„Wir waren in der Lage, die Rose Hunderte Male zu laden, ohne Leistungsverlust der Vorrichtung“, wird Eleni Stavrinidou, Erstautorin der Studie, in einer Mitteilung der Linköping-Universität zitiert. Die Größenordnung der Energiespeicherung entspreche jener von Superkondensatoren. Bereits jetzt könne die präparierte Rose eine Ionenpumpe oder verschiedene Sensoren mit Energie versorgen.

Anwendung fraglich

Die Studie sei originell und sehr solide gemacht, sagt Andreas Offenhäusser vom Forschungszentrum Jülich. „Allerdings weiß ich noch nicht, wo das hinführt.“ Dass auf diesem Weg der Mensch eines Tages die Fotosynthese der Pflanzen direkt zur Energiegewinnung nutzen kann, hält er für eher unwahrscheinlich.

Auch Mario Birkholz vom IHP Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik in Frankfurt (Oder) ist der Auffassung, dass der Studieninhalt ein ganzes Stück weit von der Anwendung entfernt ist. Er sieht die Ergebnisse der Berggren-Gruppe als spannende Grundlagenforschung an.

„Wenn man so will, ist diese Forschung die wissenschaftliche Umsetzung des Begriffs Kabelbaum.“ Kritisch sieht Birkholz höhere Spannungen in der Pflanze: Zum Stoffwechsel der Pflanzenzellen gehörten auch elektrische Prozesse, die vom eingebrachten Stromkreis gestört werden könnten.

Aus Der Spiegel

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