Energie: Bakteriengetriebene „Windfarmen“ erzeugen Strom für Nanotechnologie

Windfarmen sind eine weit verbreitete Quelle für erneuerbare Energien. Bewohner des norddeutschen Tieflands können davon ein Lied singen. Windenergie ist gern gesehen – bei den entsprechend notwendigen Windrädern ist das eine etwas andere Geschichte. Die hohen Windkraftwerke sind besonders in hoher Anzahl vielen Menschen ein Dorn im Auge. Forscher der Oxford University konnten den optischen Faktor umgehen: Die von ihnen vorgeschlagene Windfarmen arbeiten auf bakterieller Basis und somit auch auf einer mikroskopischen Skala.

Bakterien statt Luftstrom

Wer jemals einen Wassertropfen unter einem Mikroskop betrachtet hat, dem dürften je nach Qualität des Mikroskops eine Vielzahl Bakterien aufgefallen sein, die ungeordnet in der Flüssigkeit umherschwimmen. Diese als Energiequelle zu nutzen scheint auf den ersten Blick eher schwierig. Bakterien werden spontan langsamer, ein winziger Rotor in einer Petrischale wäre daher nicht kontinuierlich bewegbar, da die Bewegungsmuster der Bakterien sich gegenseitig behindern würden.

Das Team aus Oxford hat das Konzept von einem einzelnen Rotor mit einem System aus 64 Mikrorotoren ersetzt. Das Ergebnis: Die Bewegungen der Bakterien ordneten sich, sodass nebeneinanderliegende Rotoren sich in unterschiedliche Richtungen drehten. Durch diesen Effekt gelang es den Forschern, die Energie der sich drehenden Rotoren in elektrische Energie umzuwandeln.

Energiequelle für Nanotechnologie

Derartige „Windfarmen“ haben das Potential, eines Tages mikroskopische Motoren im Nanobereich anzutreiben. Die Energieversorgung von Nanotechnologie ist ein Bereich, der die Wissenschaft regelmäßig vor Herausforderungen stellt.

„The ability to get even a tiny amount of mechanical work from these biological systems is valuable because they do not need an input power and use internal biochemical processes to move around. At micro scales, our simulations show that the flow generated by biological assemblies is capable of reorganizing itself in such a way as to generate a persistent mechanical power for rotating an array of microrotors„, so Dr. Amin Doostmohammadi von der physikalischen Fakultät der Oxford University.

Nanotechnologie ist die Zukunft

Bis dahin ist es natürlich noch ein langer Weg. Aber kontinuierliche Fortschritte im Bereich der Nanotechnologie werden eines Tages dazu führen, dass winzige Maschinen im Körper eines Menschen beipielsweise medizinische Aufgaben wahrnehmen können. Erste Ansätze für Diagnose-Maßnahmen existieren bereits, und eines Tages werden Nanoroboter chirurgische Eingriffe durchführen können, die heute noch stark invasiv sind.

Doch das Potential von Nanotechnologie endet bei weitem nicht im medizinischen Bereich. Wissenschaftler arbeiten rund um die Welt daran, Nanotechnologie so weit fortzuentwickeln, dass sie praktisch einsetzbar ist. Die sich daraus ergebenden Möglichkeiten wären gigantisch und würden den in Science-Fiction-Filmen und -Büchern gezeichneten Szenarien nicht in viel nachstehen.