Mit einer Population von weit über 30 Milliarden ist Gallus gallus domesticus – auch bekannt als Huhn – das produktivste Wirbeltier, das je auf der Erde gelebt hat. In den USA werden jedes Jahr 9 Milliarden dieser Tiere zur Fleischgewinnung getötet, und Hühnerfedern sind daher eines der größten Nebenprodukte der Geflügelindustrie. Jedes Jahr werden schätzungsweise 40 Millionen Tonnen davon weltweit verbrannt, was die Klimakrise nur noch verschärft.
Glücklicherweise hat ein Team von Wissenschaftlern der ETH Zürich und der Nanyang Technological University Singapore (NTU) eine bessere Idee. In einem Artikel beschreiben Raffaele Mezzenga von der ETH Zürich und sein Team ein neues Verfahren zur Umwandlung des natürlichen Keratins (das Material, aus dem Haare und Nägel bestehen), das in Hühnerfedern vorkommt, in ultrafeine Fasern, die als “Amyloidfibrillen” bekannt sind.
Kreatin aus Hühnerfedern
Hühnerfedern bestehen zu etwa 90 Prozent aus Keratin, und zufälligerweise sind diese mit Keratin durchsetzten Fibrillen perfekte Kandidaten, um hochgiftige “Ewigkeitschemikalien” – so genannt, weil sie sich in der Umwelt nicht abbauen – zu ersetzen, die in den semipermeablen Membranen von Wasserstoff-Brennstoffzellen zu finden sind.
Die Entwicklung schließt damit einen Kreislauf: Ein Stoff, der bei der Verbrennung CO2 und giftige Gase freisetzt, wird in einem anderen Umfeld eingesetzt. Nicht nur werden giftige Stoffe ersetzt, sondern auch die Freisetzung von CO2 verhindert und so der gesamten Kohlenstoff-Fußabdruck-Kreislauf verringert.
Im Grunde funktionieren Wasserstoffbrennstoffzellen durch die Aufspaltung der Protonen und Elektronen von Wasserstoffmolekülen, und die Amyloidmembran macht dies möglich. Diese Fibrillen lassen positiv geladene Protonen durchfließen und zwingen negativ geladene Elektronen, durch einen externen Stromkreis von der Anode zur Kathode zu wandern, wodurch ein elektrischer Strom (und auch überschüssige Wärme) erzeugt wird.
Die Verwendung von Keratin, das in den Hühnerfedern vorkommt, anstelle der üblichen “ewigen Chemikalien” hat enorme preisliche Vorteile. Die Wissenschaftler schätzen, dass man 100 Gramm Federn braucht, um einen Quadratmeter Membran zu erzeugen, der etwa so dick ist wie ein menschliches Haar, und das macht diese mit Keratin durchsetzten Membranen bereits dreimal billiger als herkömmliche Methoden. Diese Membranen können auch dazu beitragen, die Umweltkosten der Elektrolyse zu senken, d.h. des Prozesses der Wasserspaltung und der Erzeugung von Wasserstoff als Kraftstoff. Wenn Wasserstoff ein ernstzunehmender Akteur in der umweltfreundlichen Energiezukunft der Menschheit werden soll, ist dies von entscheidender Bedeutung, da wir die Umweltauswirkungen und die Gesamtkosten, die für die Herstellung von Wasserstoff erforderlich sind, senken müssen.
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