Diese Batterie besteht nur aus essbaren Komponenten

Forscher:innen des Polytechnikum in Mailand haben den ersten essbaren Akku konzentriert. Ihre Batterie besteht exklusiv aus Lebensmitteln und anderen genießbaren Komponenten. In initialen Tests kam der Prototyp auf Werte von 0,65 Volt und 48 Mikroampere und konnte diese für immerhin zwölf Minuten halten. Das Team sieht potenzielle Anwendungsbereiche vor allem in der Medizin oder Lebensmittelindustrie.

Alternative für medizinische Sensoren

Wenn es um mobile Anwendungen geht, sind Lithium-Ionen-Akkus nach wie vor die am weitesten verbreitete Lösung. Allerdings wird schon länger nach Alternativen gesucht, die umweltfreundlicher und günstiger sowie im Idealfall auch noch bioverträglich sind. Gerade für kleinere Geräte würde dies Sinn ergeben.

Ein interessantes Konzept wurde nun von einem Team rund um Ivan Ilic vom Polytechnikum in Mailand entwickelt. Die Batterie des Teams besteht exklusiv aus essbaren Elementen. „Alle für unsere Batterie verwendeten Materialien sind gewöhnliche Lebensmittel oder Nahrungsmittelzusätze, die wir Menschen problemlos in größeren Mengen von mehr als 100 Milligramm pro Tag essen können„, schreiben die Forscher:innen.

Solche essbaren Batterien könnten etwa in verschluckbaren medizinischen Sensoren und Kameras verwendet werden. Derartige elektronische Minigeräte enthalten bisher unverdauliche Bauteile sowie Akkukomponenten, die potenziell giftig wirken könnten. Wäre der Akku nebst Elektronik komplett essbar, würde dies etwa Untersuchungen des Verdauungstraktes erheblich erleichtern.

Komplett essbare Materialien

Die Anode des Akkus besteht aus dem natürliche Vitamin Riboflavin. „Riboflavin ist ein natürlicher Redox-Kofaktor und als Vitamin B2 in vielen Nahrungsergänzungsmitteln enthalten„, so die Forscher:innen. Als Kathode fungiert Quercetin, ein Polyphenol, das in vielen Pflanzen enthalten ist und chemische Catecholgruppen enthält, die in saurer Umgebung auch ein aktives Redox-Potenzial aufweisen. Das Material beider Elektroden wird mit Aktivkohle vermischt, was die Leitfähigkeit erhöhen soll.

Der Elektrolyt der Batterie ist eine wässrige Lösung mit Natriumhydrogensulfat, einem genießbaren Salz, das beim Lösen leicht sauer ist. In diesem Zustand kann das Salz dann Ladungen in Form von Protonen transportieren. Als Separator kommen Nori-Algen zum Einsatz, Algenblätter, die auch in Sushi verwendet werden. Das Stützgerüst des Akkus schließlich besteht aus Zellulose, die mit Bienenwachs umhüllt wird. Essbares Blattgold bildet die elektronischen Kontakte. „Die fertige Batterie ist komplett essbar und alle Zutaten in der Zelle bleiben deutlich unter der empfohlenen Tageshöchstdosis„, so das Team.

Neue Möglichkeiten für bioverträgliche Elektronik

In ersten Tests konnte eine Zelle, die etwa einen Quadratzentimeter groß war, über einen Zeitraum von zwölf Minuten 48 Mikroampere bei 0,65 Volt abgeben. Mit zwei in Reihe geschalteten Akkus kann so etwa eine LED zum Leuchten gebracht werden. „Unser essbarer Akku kann zwar keine elektrischen Autos antreiben, aber sie sind der Beweis, dass Batterien aus sicheren Materialien als die aktuellen Lithium-Ionen-Akkus hergestellt werden können„, so Ilic.

Das Team geht davon aus, mit essbaren Batterien neue Möglichkeiten für bioverträgliche Elektronik eröffnen zu können. „Unser Proof-of-Concept könnte medizinische Diagnostik und Therapien sicherer und einfacher einsetzbar machen, aber auch noch unerforschte Methoden zur Lebensmittel-Überwachung ermöglichen„, schreiben die Forscher:innen. Ein weiteres mögliches Einsatzgebiet wären Kinderspielzeuge, da die essbaren Batterien gefahrlos verschluckt werden könnten.

Allerdings haben die Forscher:innen noch Arbeit vor sich, bevor die essbare Batterie etwa in verschluckbaren Sensoren und Kameras eingesetzt werden kann. „In Zukunft müssen noch dünnere und flexiblere Hüllen entwickelt werden, ähnlich den weichen Pouch-Zellen der gängigen Akkus„, schreiben sie. Allerdings arbeiten sie bereits daran, die nötigen Optimierungen vorzunehmen.

via Istituto Italiano di Tecnologia