SolBioEl – Studie zu Solaren Bioelektrischen Systemen

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/501488
• Projekttitel Englisch: SolBioEl – Solar Bioelectric Systems Study

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die lichtunterstütze Mikrobielle Brennstoffzelle produziert mehr Energie als nur mit mikrobieller Energie. Die Sonnenlicht gestützte mikrobielle Brennstoffzelle ist vor allem interessant für die Mikrobielle Elektrolyse. Bioelektrische Systeme zur Biowasserstoffproduktion wurden vor ca. 10 Jahren erstmals beschrieben. An der HESSO Wallis forscht der Antragsteller an dieser Technologie. In diesen Arbeiten lag der Fokus auf der Wasserstoffherstellung mit anschliessender Speicherung in Methan. Es zeigte sich, dass sich die Bioelektrolyse tatsächlich als vielversprechend präsentiert und eine ganz neue Energieproduktions-Technologie entstehen könnte, wenn mehr Wissen erarbeitet werden kann. In der vorgesehenen Studie werden alle möglichen innovativen Aspekte in einem Übersichtsartikel dargestellt. Es wird zuerst der aktuelle Stand und dann die Perspektiven in Bezug auf die solare mikrobielle Brennstoffzelle aufgezeigt. Die Arbeit richtet sich insbesondere auf die solarbiologische Darstellung von Bio-Wasserstoff in mikrobiellen Elektrolysezellen aus. Es wird kritisch diskutiert inwieweit diese Technologie das Brennstoffproblem lösen kann und ob die Grundlagenforschung bereits konkrete Ansätze bietet, um in dieser Richtung Anwendungen zu erarbeiten.

Kurzbeschreibung (Englisch)

The light-assisted microbial fuel cell produces more energy than just with microbial energy. The sunlight-assisted microbial fuel cell is especially interesting for microbial electrolysis. Bioelectric systems for biohydrogen production were first described about 10 years ago. At HESSO Valais, the applicant is researching this technology. In this work, the focus was on hydrogen production with subsequent storage in methane. It turned out that bioelectrolysis is indeed promising and that a completely new energy production technology could emerge if more knowledge can be developed. In the envisaged study, all possible innovative aspects are presented in an overview article. First the current status and then the perspectives with regard to the solar microbial fuel cell will be shown. The work focuses in particular on the solar biological production of biohydrogen in microbial electrolysis cells. It is critically discussed to what extent this technology can solve the fuel problem and whether basic research already offers concrete approaches for developing applications in this direction.

Kurzbeschreibung (Französisch)

La pile à combustible microbienne assistée par la lumière produit plus d'énergie qu'avec la seule énergie microbienne. La pile à combustible microbienne assistée par la lumière du soleil est surtout intéressante pour l'électrolyse microbienne. Les systèmes bioélectriques pour la production de biohydrogène ont été décrits pour la première fois il y a environ 10 ans. A la HESSO Valais, le demandeur effectue des recherches sur cette technologie. Dans ces travaux, l'accent a été mis sur la production d'hydrogène suivie d'un stockage en méthane. Il s'est avéré que la bioélectrolyse se présente effectivement comme prometteuse et qu'une toute nouvelle technologie de production d'énergie pourrait voir le jour si davantage de connaissances pouvaient être acquises. Dans l'étude prévue, tous les aspects innovants possibles seront présentés dans un article de synthèse. Il présente d'abord l'état actuel, puis les perspectives en matière de pile à combustible microbienne solaire. Le travail s'oriente en particulier vers la représentation solaire-biologique du biohydrogène dans les cellules d'électrolyse microbienne. Une discussion critique est menée pour savoir dans quelle mesure cette technologie peut résoudre le problème des combustibles et si la recherche fondamentale offre déjà des approches concrètes pour élaborer des applications dans cette direction.

Schlussbericht (Deutsch)

Mikrobielle Brennstoffzellen (MBZ) produzieren Elektrizität mit Hilfe von Mikroben als Biokatalysatoren. Lichtgestütze Mikrobielle Brennstoffzellen produzieren im Idealfall mehr Elektrizität und verbessern damit die Performance bioelektrischer Systeme. Die Frage, ob mit Licht mehr Energie produziert werden kann, wurde in dieser Studie analysiert. Die Aussagen basieren auf der verfügbaren Literatur. Es zeigte sich, dass lichtgestützte Mikorbielle Brennstoffzellen mehr Energie produzieren können aber noch viel Forschung notwendig ist, um dieses Ziel zu erreichen. Viele verschiedene Ansätze liefern heute vor allem wissenschaftlich wertvolle Aussagen. Die verschiedenen möglichen Systeme sind noch nicht sehr weit entwickelt. Es zeigte sich, dass vor allem auch Task Spezifische Mikrobielle Brennstoffzellen eine Zukunft haben.

Zugehörige Dokumente

• Studie zu Solaren Bioelektrischen Systemen [PDF] 79 kB

Schlussbericht (Englisch)

This review examines the combination of photoelectric cells (PEC) and microbial fuel cells (MFC), including photosynthetic MFCs. It was found in a number of investigations that photoanodes and photocathodes can be well combined with electrogenic and photo-electrogenic microbes. The progress in this field originates from the idea that MFCs using light to power converting electrodes generate more power than with the dark reaction in an MFC alone or by solar power in a PEC. There are a multitude of possible designs for establishing Photo-MFCs. It is noteworthy that in addition to electric power, also hydrogen, methane and other solar-bioelectrofuels are producible using hybrid MFC-PEC type reactors, which are assembled from artificial and native photosensitive electrodes and electrogenic microbes.