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uni'wissen 01-2015

gelangen beim Duschen ins Abwasser. Auch Pestizidrückstände finden sich dort. Die Bakterien, die in konventionellen Kläran- lagen das Wasser von Schadstoffen reinigen sol- len, können diesen Substanzen oft nichts anhaben: „Sie sind persistent gegen Bakterien und kommen mehr oder weniger in den gleichen Mengen wieder raus.“ Deshalb wird versucht, die Schadstoffe mit Aktivkohle aus dem Wasser zu entfernen, die aber aufwendig entsorgt werden muss. Oder sie sollen mithilfe von Ozon zerstört werden, wobei allerdings nicht klar ist, wie ge- fährlich die dabei entstehenden Abbauprodukte sind. „Beide Verfahren sind nicht sehr umwelt- freundlich, noch nicht ausgereift – und auch nicht gerade billig.“ Hilfreicher Parasit Hier kommt nun die Schmetterlingstramete ins Spiel. Der Pilz ist in europäischen Wäldern weit verbreitet und wächst vor allem auf Rotbuchen. Dabei produziert er ständig Laccase. „Dieses Enzym baut eigentlich Holz ab“, sagt Sané – vor allem den Holzbestandteil Lignin. So ernährt sich der Pilz als Baumparasit. Das von ihm pro- duzierte Enzym ist hervorragend auf die komple- xe Struktur von Holz eingestellt: Der Pilz kann vielerlei Stoffe oxidieren und in ihre Bestandteile zerlegen. Somit kann er auch Mikroschadstoffe abbauen. Der Gedanke, diese Fähigkeit zur Reinigung von Abwasser etwa in Kläranlagen einzusetzen, kam Sabine Sané, während sie sich mit ihrer Doktorarbeit an der Professur für Anwendungs- entwicklung bei Prof. Dr. Roland Zengerle be- schäftigte. In der Arbeitsgruppe „Bioelektro- chemische Systeme“ von Dr. Sven Kerzenmacher widmete sie sich zunächst einem ganz anderen möglichen Einsatzgebiet der Schmetterlingstra- mete und deren Enzyms: der Verbesserung von Biobrennstoffzellen, die sich zum Beispiel im Ab- wasser betreiben lassen und Energie für Kläran- lagen liefern. Um Strom zu erzeugen, müssen Elektronen vom einen Pol, der Anode, zum anderen, der Kathode, gelangen (siehe Grafik unten). Bei ei- ner Biobrennstoffzelle im Abwasser lagern sich Bakterien, die dort bereits leben, an der Anode an: „Die bilden eine richtig dicke Schicht.“ Wäh- rend die Bakterien organische Stoffe, die sich im Wasser befinden, abbauen, „atmen“ sie mit der Anode statt mit Sauerstoff – sie müssen also nicht extra energieaufwendig belüftet werden und können ihre Elektronen auf die Anode über- tragen. Diese wandern dann zur Kathode. Die Laccase wirkt an der Kathode als Katalysator: Sie sorgt für die Übertragung der ankommenden „Irgendwann hatte ich den Gedanken: Da könnte man doch zwei Fliegen mit einer Klatsche schlagen“ So funktioniert die Biobrennstoffzelle: Am Minuspol, der Anode, lagern sich Bakterien an. Sie bauen organische Stoffe ab und bilden Kohlen- stoffdioxid (CO2 ). Dabei werden Elektronen (e- ) und Protonen (H+ ) abgegeben. Die positiv geladenen Pro- tonen gelangen durch eine Membran direkt zur Katho- de, dem Pluspol. Die negativ geladenen Elektronen wandern über einen externen Stromkreis dorthin und erzeugen so Elektrizität. An der Kathode reduzieren sie Sauerstoff, der sich dann mit den Protonen verbin- det, sodass Wasser entsteht. Das Enzym Laccase, das von der Schmetterlingstramete abgegeben wird, unterstützt diese Reaktion als Katalysator. Grafik: Sabine Sané Biobrennstoffzelle uni wissen 01 201530 uni wissen 01201530

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