Standort: science.ORF.at / Meldung: "Verdunstung treibt Miniauto an"

Maschine, die durch Verdunstung Strom erzeugt

Verdunstung treibt Miniauto an

Wenn Wasser verdunstet, wird Energie verbraucht und im Dunst gespeichert. Diese unscheinbare Quelle nutzen Forscher nun, um mit kleinen Spezialmaschinen LEDs zum Leuchten und ein Miniauto zum Fahren zu bringen. Diese Form der Stromerzeugung lässt sich in Zukunft vielleicht auch in größeren Dimensionen nutzen.

Energie 17.06.2015

Unterschätzte Energiequelle

Die Studie in "Nature communications":

"Scaling up nanoscale water-driven energy conversion into evaporation-driven engines and generators" von Xi Chen et al., erschienen am 16. Juni 2015.

Ö1 Sendungshinweis:

Dem Thema widmet sich auch ein Beitrag in Wissen aktuell: 17. 6., 13:55 Uhr.

Für den Wasserkreislauf, den Energietransport und somit für das Klima ist Verdunstung essentiell. Wasser inklusive der darin gespeicherten Energie gelangt dadurch in die Atmosphäre, um an anderer Stelle wieder zu kondensieren bzw. abzuregnen. Diese bisher unbeachtete und ungenutzte Energiequelle gilt es laut den Forschern um Ozgur Sahin von der Columbia University zu nutzen, denn ressourcenschonender geht es kaum.

Die Voraussetzung für ihre aktuellen Entwicklungen hat das Team bereits vergangenes Jahr geschaffen. Sie fanden damals heraus, dass Bakteriensporen, die je nach Feuchtigkeit wachsen oder schrumpfen, Objekte ziehen oder stoßen können. In der dazu veröffentlichten Studie in Nature Nanotechnology schrieben die Forscher, dass man in die kleinen Sporen mehr Energie packen könnte als in alle anderen Materialen, die für bewegliche Gegenstände verwendet werden. Die Grundlage für sich selbst versorgende Minimaschinen war damit gelegt.

"Muskel" reagiert auf Feuchtigkeit

Für diese Apparaturen klebten sie zuerst Bakteriensporen auf beide Seiten eines acht Mikrometer dicken doppelseitigen Klebebands, und zwar immer versetzt, sodass jeweils eine gestrichelte Bakterienspur entstand. Je nach Feuchtigkeit zogen sich die Sporen und somit der Klebestreifen zusammen oder dehnten sich aus. So entsteht eine Art künstlicher Muskel, der nur durch Luftfeuchtigkeit gesteuert wird. Diese HYDRAs ("Hygroscopy driven artificial muscels") sind das Kernstück der Antriebseinheiten.

Video 1: Die HYDRAs beim Gewichtheben:

Aus Verdunstung wird Licht

Dutzende dieser Klebebänder bilden das Innenleben einer schwimmenden kolben-getriebenen Maschine, die sich zu bewegen beginnt, sobald man sie in ein Wasserbett setzt. Verbindet man diese mit einem Generator, wird genug Strom erzeugt, um ein LED zum Leuchten zu bringen. "Auf diese Weise verwandeln wir Verdunstung in Licht", beschreibt Sahin den Vorgang.

Video 2: Die Maschine im Wasserbett

Zukünftige Stromquelle

Mit Hilfe der HYDRAs bauten die Forscher noch eine weitere Maschine, die sogenannte Feuchtigkeitsmühle. Dafür werden diese auf einem Plastikrad montiert, das sich zur Hälfte in trockener, zur Hälfte in feuchter Luft befindet und daher zu rotieren beginnt. Mit der aus der Mühle gewonnenen Energie gelang es den Forschern, ein Miniauto zum Fahren zu bringen. Das Fahrzeug wog allerdings weniger als ein Zehntelkilo.

Video 3: Feuchtigkeitsmühle auf Miniauto:

Im Moment funktioniert die Technologie nur für derart winzige Objekte. Aber auch dies könnte nützlich sein, beispielsweise für kleine Umweltüberwachungssensoren im Meer, die quasi als Selbstversorger laufen könnten.

Es sei aber durchaus denkbar, die Verdunstungsenergie auch in größeren Dimensionen zu nutzen, schreiben die Forscher. Man könnte größere Versionen der Kolbenmaschine sowie der Feuchtigkeitsmühle bauen, die auf großen Wasserflächen wie z.B. Meeresbuchten sitzen. Völlig ohne Brennstoffe und zusätzliche Stromquellen ließe sich damit in Zukunft genau so viel Energie wie mit einer Windmühle erzeugen, hoffen die Forscher.

Eva Obermüller, science.ORF.at

Mehr zum Thema: