Bio-Brennstoffzellen sollen elektrische Batterien ersetzen

Kohlenhydrate enthalten als Baustein das Monosaccharid Glucose, die durch das Blut zu jeder Zelle transportiert wird und die wichtigste Energiequelle des Körpers darstellt. Seitdem Kohlenhydrate aus Nahrungspflanzen wie Mais und Zuckerrohr großtechnisch zu Ethanol umgewandelt werden, um als Treibstoff zu dienen, liegt der Gedanke nicht fern, die im gesamten Körper verfügbare Glucose als Energiequelle für implantierte Maschinen wie Herzschrittmacher zu nutzen.

Sven Kerzenmacher am Institut für Mikrosystemtechnik (Imtek) der Universität Freiburg experimentiert mit Brennstoffzellen, die Glucose verwerten; sie werden auf Herzschrittmacher aufgebracht und beliefern das jeweilige Gerät zuverlässig mit elektrischem Strom, solange sie selbst funktionieren. Hier liegt derzeit noch das größte Problem, denn die Brennstoffzellen besitzen Platinelektroden, auf denen sich die im Blut vorhandenen Aminosäuren ablagern, sodass sie schließlich keine Ionen mehr aufnehmen und abgeben können und der Strom aufhört zu fließen.

Um das Problem zu umgehen, verwenden Wissenschaftler um Joseph Fourier in Grenoble bestimmte Enzyme, die als Katalysatoren die Oxidation der Glucose herbeiführen. Das Problem dieser Technik liegt darin, dass die Enzyme mit der Zeit ihre dreidimensionale Struktur verändern und dadurch unwirksam werden. Da die Enzyme ständig neu zugeführt werden müssten, kommt diese Technik für den Antrieb von Herzschrittmachern nicht infrage. Glucose-Brennstoffzellen auf Basis von Enzymen könnten jedoch diagnostische Sensoren, die nur kurzfristig arbeiten, mit Strom beliefern.

Auf die Energiebilanz des Körpers würde sich der Glucoseverbrauch der Bio-Brennstoffzellen nur minimal auswirken, und das mag man sogar als Nachteil ansehen. Theoretisch kann man sich vorstellen, dass man mit größeren Exemplaren mehr Glucose abbauen und einen erhöhten Blutzuckerspiegel senken könnte – aber wohin dann mit dem erzeugten Strom?