Ziel der Entwicklung

In Verpackungen integrierte Einwegsensoren gewinnen in der Verpackungsindustrie zunehmend an Bedeutung. Bisher fehlen aber konkrete Umsetzungen für die Stromversorgung dieser Sensoren, die bei unklarer Entsorgung der Verpackungen im weltweiten Handel umwelt- und ressourcentechnisch eine verantwortbare Lösung darstellen könnten. Umweltverträgliche Produkte und Produktionsprozesse werden auch zunehmend von Auftraggebern eingefordert. Es besteht daher ein dringender Bedarf nach geeigneten, gegebenenfalls recyclingfähigen Lösungen, die sich kostengünstig in Verpackungen integrieren lassen und eine ausreichende Energieversorgung über relevante Zeiträume für Transport und Lagerung gewährleisten können.

Vorteile und Lösungen

Elektroaktive Mikroorganismen werden in Schichten aus Alginat und Siliziumdioxid-Gelen auf Kohlenstofffilzen immobilisiert. Die Mikroorganismen übertragen Elektronen aus organischen Stoffumsetzungen auf die anodischen Kohlenstofffilze. Durch die Immobilisierung konnten eine Verbesserungen beim Ansprechverhalten, das heißt, die Geschwindigkeit mit der es zur Ausbildung der elektrischen Aktivität kommt, erreicht werden. Die Mikroorganismen konnten in getrockneter, lagerfähiger Form an den Kohlenstoffoberflächen immobilisiert werden. Auch die Kathode wird aus Kohlenstoffgewebe gefertigt. Das Gehäuse der mikrobiellen Brennstoffzelle wird mittels 3D-Druck und Spritzguss aus Polymilchsäure oder papierbasierten Materialien hergestellt. Es wurden kostengünstige Lösungen beim Systemaufbau und der Substratversorgung für mehrwöchige Laufzeiten gefunden. Die erreichten Leistungsdichten genügen den Ansprüchen eines gängigen Sensorsystems wie zum Beispiel eines Temperatursensors.

Zielgruppe und Zielmarkt

Branchen der Verpackungsindustrie können die mikrobiellen Brennstoffzellen als umweltverträgliche Stromlieferanten für Einwegsensorsysteme nutzen. Insbesondere bei Umverpackungen für den Containertransport wird ein wichtiger Zielmarkt gesehen. Durch die spezifischen Bedingungen im Containertransport ist eine Erfassung wichtiger Umweltparameter, wie beispielweise Temperatur, Feuchte und Erschütterung, auch versicherungstechnisch von Relevanz. Positive finanzielle Effekte erwartet die GMBU vor allem über Lizenzeinnahmen. Darüber hinaus soll es Transferleistungen für zukünftige Hersteller sowie begleitende Leistungen zum Einsatz der mikrobiellen Brennstoffzellen mit entsprechender Honorierung geben.