Tomaten gehören bei uns zu den beliebtesten Lebensmitteln. Doch von den produzierten Früchten landen längst nicht alle im Verkauf. Rund 40 Prozent der Ernte bleibt nach der Verarbeitung als Ausschuss zurück, beispielsweise wegen Wachstumsrissen in der Pelle, Druckstellen, Wurmfraß oder anderen Mängeln. Diese Tomatenabfälle werden dann entweder als Abfall entsorgt oder als Tierfutter verwendet.
Elektronenproduktion mit Bakterienhilfe
Wie man die Tomatenabfälle sinnvoller nutzen kann, haben nun US-Forscher untersucht. “Wir wollten einen Weg finden, um diese biologischen Reste zu verwerten”, erklärt Venkataramana Gadhamshetty von der South Dakota School of Mines & Technology. “Denn auf Deponien erzeugen sie nur das starke Treibhausgas Methan und im Wasser sorgen sie für große Verschmutzungs-Probleme.”
Die Idee der Forscher: Die in den Tomaten enthaltenen organischen Verbindungen als Stromquelle nutzen. Erreichen lässt sich dies durch eine mikrobielle Brennstoffzelle. In dieser bauen Bakterien zunächst das Pflanzenmaterials ab und oxidieren es. Dabei werden Elektronen frei, die von einer angeschlossenen Brennstoffzelle zur Produktion von elektrischer Energie genutzt werden können.
Genug Strom um Disney World zu versorgen
Und es klappte: Aus zehn Milligramm Tomatenabfall erzeugten die Forscher immerhin 0,3 Watt Strom. Das ist zwar noch nicht sonderlich viel, lässt sich aber noch deutlich verbessern, wie die Wissenschaftler berichten. Immerhin würde die produzierte Strommenge schon jetzt ausreichen, um mit den im US-Bundesstaat Florida in einem Jahr anfallenden Tomatenabfällen den Freizeitpark Disney World 90 Tage lang komplett mit Strom zu versorgen.
“Wir haben festgestellt, dass verdorbene und beschädigte Tomaten, die bei der Ernte übrig bleiben, eine gute Energiequelle sein können, wenn sie in einer biologischen oder mikrobiologischen elektrochemischen Zelle eingesetzt werden”, sagt Projektforscherin Namita Shrestha. Die Abfälle sind eine reiche Quelle an Kohlenstoff und Mediatoren für Redoxreaktionen sowie von Elektronen.
Ganze Abfälle besser als gereinigte Extrakte
Wie sich zeigte, funktionieren dabei die unsortierten Tomatenabfälle sogar besser als Extrakte nur bestimmter organischer Inhaltsstoffe. “Typische biotechnologische Anwendungen erfordern möglichst reine Chemikalien, sie funktionieren dann besser als wenn bloß mit Abfällen betrieben werden”, sagt Gadhamshetty. “Aber wir haben festgestellt, dass die elektrische Leistung mit den Abfällen besser oder zumindest gleich gut war wie bei gereinigten Substraten.”
Vor allem das in der Pelle der Tomaten reichlich enthaltene Pigment Lycopen erwies sich als ein sehr guter Mediator, um die Produktion von Elektronen in solchen biologischen Brennstoffzellen anzuregen. Als nächstes wollen die Forscher ihre Tomaten-Brennstoffzellen weiter optimieren, indem sie prüfen, wo die “Bremser” im System sitzen.
Quelle: American Chemical Society 251st National Meeting & Exposition
