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Forschung: Alternative Energien
Bioenergie durch Urin

Forschern an der Universität von Westengland ist es gelungen, aus menschlichem Urin elektrische Energie zu erzeugen.

Forscher haben neue Bio-Energie-Quelle entdeckt: Urin

Forscher haben neue Bio-Energie-Quelle entdeckt: Urin (Foto: Elnur/stock.adobe.com)

Jeden Tag scheiden wir bis zu zwei Liter Urin aus und schicken ihn auf seinen Weg in die Kanalisation. Dabei ist Urin alles andere als unnütz. Tatsächlich lässt sich daraus Energie erzeugen. Den Durchbruch in der Forschung brachten sogenannte mikrobielle Brennstoffzellen. Sie enthalten lebende Mikroorganismen wie zum Beispiel Bakterien. Diese zersetzen durch ihren Stoffwechsel die Nährstoffe im Urin und erzeugen dabei Energie. 

Forscher arbeiten schon lange an der Idee

Bereits seit 17 Jahren arbeitet der Ingenieur und Bio-Energieexperte Prof. Ioannis Ieropoulos mit seinem Team an einer Technologie, um aus Urin elektrische Energie zu erzeugen. Auslöser war sein Traum von einem autonomen Roboter, der sich ohne menschliche Hilfe selbst mit Energie versorgen kann. Ieropoulos und sein Team stießen bei ihren Recherchen auf mikrobielle Brennstoffzellen. Obwohl diese Technologie bereits 1911 das erste Mal in einer Publikation (vom Engländer Michael Potter) erwähnt wurde, war sie bisher nur wenig erforscht.

Für ihre Tests nutzten die Forscher zu Beginn noch Zucker. Irgendwann kamen sie auf die Idee, Urin zu verwenden.  Das war der Durchbruch. Urin besitzt einen Wasseranteil von 95 Prozent. Für die Forscher sind die restlichen 5  Prozent interessant, denn sie bestehen zum Teil aus für die Stromerzeugung wichtigen Kohlenhydraten, die   von den Bakterien zersetzt werden können. Der Säuregehalt von Urin ist relativ gering, sodass er eine angenehme Umgebung für die Bakterien schafft. Die Leitfähigkeit von Urin ist ebenfalls ideal für die Brennstoffzellen geeignet.

So funktioniert‘s

Bei den Zellen handelt es sich um leere Keramikzylinder. Hier werden jeweils an der Außen- und der Innenseite Elektroden befestigt. Die äußere Elektrode ist dabei dem Urin ausgesetzt. Durch die Zersetzung der Kohlenhydrate durch die Bakterien entstehen Protonen und Elektronen. Über den am Pluspol befestigten Draht wandern die Elektronen ins Innere der Brennstoffzelle. Angezogen von den Elektronen, bewegen sich die Protonen durch die Keramikschicht. Hier entsteht nun ein Überschuss negativer Ladung. Durch den Ausgleich der Elektronen können so LED-Lampen zum Leuchten gebracht oder Handys geladen werden. Ein Smartphone zu laden dauert jedoch bisher noch sehr lange. 24 Stunden Zeit benötigt der Ladevorgang aktuell.

„Pee Project“ macht Forschung live erlebbar

Oft findet Forschung hinter verschlossenen Türen statt. Hier ist das anders. Mit dem „Pee Project“ wollen die Wissenschaftler aus Bristol ihre Ergebnisse der Welt präsentieren und für die Menschen erlebbar machen. Dafür waren sie  jetzt schon zwei Mal auf dem Glastonbury-Festival, dem größten europäischen Musikfestival, wo jährlich  180.000 Besucher feiern. Zuerst fließt das Bier, anschließend der Urin in großen Mengen.

Die Forscher haben speziell für das Festival ein Urinal gebaut, dass mit 440 Brennstoffzellen ausgestattet ist. So wird mit dem Urin genügend Strom erzeugt, um die Anlage zu beleuchten. Die Toilettenbesucher sehen sofort selbst, wie sie beim Toilettengang Strom erzeugen.

Die Anlage kam aber auch an anderen Stellen bereits zum Einsatz. Sie wurden beispielsweise in Entwicklungsländern aufgebaut. Toiletten sind hier häufig nicht beleuchtet. An solchen Orten werden Frauen immer wieder Opfer von Übergriffen. Die Beleuchtung  bietet außerdem Schutz vor gefährlichen Insekten und Reptilien.

Teure Technik mit Zukunftspotential

Es benötigt ungefähr einen Toilettengang (ca. 200 ml) Urin, um genügend Strom für eine Handyladung zu erzeugen. Zukünftig könnte es sogar weniger werden. Bisher ist die Installation eines solchen Systems jedoch noch immer sehr kostenaufwendig. Insgesamt werden dafür um die 9.000 Euro fällig.

Die Installation eines solchen Systems erfordert bisher jedoch einen hohen Kostenaufwand von ca. 4.500 €. Im Ausland kommen noch bis zu 4.500 € für Reisekosten, Unterkunft und Transport der Materialien hinzu.

Ieropoulos wünscht sich, dass  sich das in Zukunft ändert und die Kosten für ein System auf knapp 600 Euro sinken. Sein Traum ist es, dass sich irgendwann einmal jeder Haushalt, egal ob in einem westlichen oder Entwicklungsland, auch mithilfe seiner Idee selbstständig mit Strom versorgen kann.

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