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Abstrakt
Verwendung bakterieller Cellulose aus Gluconacetobacter hansenii NOK21 als protonendurchlässige Membran in mikrobiellen Brennstoffzellen
Young Hwan Ko, Hwa Jeong Oh und Hyun Jung Lee
Aus der Pellikel auf der Oberfläche ranzigen Weins wurde ein Essigsäurebakterium NOK21 isoliert und anhand morphologischer, physiologischer und genetischer Merkmale als Gluconacetobacter hansenii identifiziert. Beim Züchten des Bakterienisolats in einer ethanolhaltigen statischen Brühe wurde bei einer Ethanolkonzentration von 3 % eine maximale Pellikelkonzentration von 5,2 g/l und bei einer Ethanolkonzentration von 5 % ein maximaler Säuregehalt von 3,97 % erreicht. Bei Ethanolkonzentrationen über 6 % wurde kein Bakterienwachstum beobachtet. Eine Analyse mittels Festkörper-13C-NMR-Spektroskopie ergab, dass die Pellikel der NOK21-Kultur aus einem relativ reinen Zellulosepolymer bestand und einige Carboxylatgruppen (COO-) aufwies. Außerdem offenbarte die Untersuchung der Pellikel mit SEM eine mehrschichtige Netzwerkstruktur, in der Zellulosefasern mit Nanodurchmesser zufällig miteinander verflochten waren. Das Pellikel-Zellulosepolymer wurde als protonendurchlässige Membran in einer mikrobiellen Brennstoffzelle (MFC) verwendet und hatte eine etwa 3-fach höhere Effizienz bei der Stromerzeugung als eine Kationenaustauschmembran Neosepta CMX. Darüber hinaus wurde Strom stabil bei 150-200 mW/m2 pro Anodenoberfläche erzeugt. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Mikrofibrillen-Zellulosemembran aus der NOK21-Kultur als Alternative zu teuren Protonenaustauschmembranen in MFCs geeignet sein könnte.