Künstliche Pflanze reinigt Raumluft und erzeugt Strom

Laut dem Deutschen Umweltbundesamt verbringen Mitteleuropäer inzwischen 90 Prozent ihrer Zeit in Innenräumen. Dazu zählen nicht nur das eigene Heim, sondern auch der Arbeits- und Lernplatz, andere öffentliche Gebäude und Verkehrsmittel.

Je nach Aufenthaltsort sowie Alter und Aktivität einer Person können dabei erhebliche Mengen an Schadstoffen eingeatmet werden. Diese beeinflussen schließlich unsere allgemeine Gesundheit und unser Wohlbefinden. Um gegen die dicke Luft im eigenen Zuhause vorzugehen, schwören viele Menschen auf sauerstoffproduzierende Zimmerpflanzen.

Besonders in großen Innenräumen, in denen regelmäßig viele Menschen verkehren, setzt man hingegen auf Luftfilter oder ähnliche Techniken. Die meisten Luftreinigungssysteme sind teuer, umständlich und erfordern häufige Reinigung oder Filteraustausch, um optimal zu funktionieren. US-amerikanische Forscher haben mit einer neu entwickelten künstlichen Pflanze eine grüne Brücke zwischen Natur und Technik geschlagen.

Künstliche Pflanze „aus Spaß“ entwickelt

Entwickelt von Prof. Seokheun Choi und Doktorandin Maryam Rezaie von der Binghamton University, New York, ernährt sich ihre künstliche Pflanze von Kohlendioxid, gibt Sauerstoff ab und erzeugt dabei ein wenig Strom. Angetrieben wird der Luftfilter in Pflanzenform durch bakterienbetriebene Biobatterien.

Mithilfe von fünf biologischen Solarzellen und ihren photosynthetischen Bakterien schufen Choi und Rezaie „aus Spaß“ zunächst ein künstliches Blatt. Erst danach erkannten die Forscher den möglichen Nutzen des Konzepts, woraufhin sie eine erste Pflanze mit fünf Blättern bauten. Im Anschluss daran maßen sie die tatsächliche Absorptionsrate von Kohlendioxid und die Fähigkeit zur Sauerstofferzeugung.

Die von den Forschern Prof. Seokheun Choi und Maryam Rezaie entwickelte „Pflanze“. Foto: Jonathan Cohen | Binghamton University

Laut den Forschern erreichte sie dabei eine 90-prozentige Reduzierung des Kohlendioxidgehalts in der Luft. Im Vergleich dazu sei bei natürlichen Pflanzen bislang nur eine CO₂-Reduzierung von zehn Prozent beobachtet worden.

„Vor allem seit der COVID-19-Pandemie wird vermehrt Wert auf die Luftqualität in Innenräumen gelegt“, sagt Choi. „Viele Quellen können sehr giftige Stoffe erzeugen, wie Baumaterialien und Teppiche. […] Außerdem gibt es Risiken beim Kochen und durch das Eindringen von Luft aus dem Freien.“

Eine Forschung in den Wurzeln

In puncto Stromerzeugung muss die künstliche Pflanze jedoch noch optimiert werden. Derzeit liege ihre Leistung bei verschwindend geringen 140 Mikrowatt. Prof. Choi hofft jedoch, dass sich künftig aus dem sekundären Produkt einmal ein echter Nutzen ergibt.

Angestrebt sei eine Verbesserung der Technologie, um eine Mindestleistung von mehr als einem Milliwatt zu erreichen. Außerdem wollen die Forscher ein Energiespeichersystem integrieren, unter anderem Lithium-Ionen-Batterien oder Superkondensatoren. „Ich möchte diesen Strom zum Aufladen eines Mobiltelefons oder für andere praktische Zwecke verwenden können“, erklärt der Professor.

Weitere Verbesserungen könnten darin bestehen, dass mehrere Bakterienarten verwendet werden, um die langfristige Lebensfähigkeit zu gewährleisten. Auch der Wartungsaufwand könne noch minimiert werden. „Mit etwas Feintuning könnten diese künstlichen Pflanzen in jedem Haushalt zu finden sein“, so Choi. „Die Vorteile dieser Idee liegen klar auf der Hand.“

Die Studie erschien in der Zeitschrift „Advanced Sustainable Systems“.