Biolumineszenz Lampe – Lebendiges Licht durch Bakterien erzeugen

Eine Biolumineszenz Lampe ist heutzutage keine Seltsamkeit mehr und stellt als eine Neuheit viele technische Herausforderungen dar. Lebendiges Licht von Pflanzen, Glühwürmchen, Bakterien und anderen leuchtenden Kreaturen könnte die Art und Weise verändern, wie wir unsere Städte beleuchten, Krebs bekämpfen und Giftstoffe in unserem Wasser finden. Vom dunklen Bildschirm eines Mobiltelefons bis zur Beleuchtung eines Stadions ist künstliches Licht ein Markenzeichen menschlicher Technologie. Es ist kein Zufall, dass eine Glühbirne eine geniale Idee und Innovation symbolisiert. Dennoch hat die Beleuchtung der Häuser und Städte Europas den Energieverbrauch stark belastet. Aus diesem Grund versuchen Designer und Wissenschaftler, diese Technologie ins alltägliche Leben zu integrieren.

Natürliche Energie in Biolumineszenz Lampe

blaugrünes luminsizierendes licht designer studio ausstellung

In so einem Lichtkörper befindet sich Flüssigkeit mit phosphoreszierenden Bio Kulturen, die jahrelang leben können. Das Licht tritt nur dann auf, wenn sich die Flüssigkeit bewegt. Das geschieht durch eine biochemische Reaktion, die jedoch Sauerstoff erfordert. Das Licht wird durch Drehen des Objekts im Uhrzeigersinn erzeugt. Somit aktiviert das Drehen das Leuchten, und in die entgegengesetzte Richtung wird dieses deaktiviert. Das Lichts ist kalt in einer blaugrünen Farbe, und der Illuminator verwendet keine zusätzliche Energiequelle für die Beleuchtung. Nicht jede Beleuchtung muss also mit einer hohen Stromrechnung verbunden sein. Einige Unternehmer haben sich der Natur zugewandt, um das natürliche Licht nachzuahmen.

kugelförmiger biolumineszenz auqarium mit sich vermehrenden bakterien

Strandtouristen können nachts das gelegentliche Leuchten von lumineszierendem Wasser bestaunen, jedoch treten diese Phänomene regelmäßig in der Tierwelt auf. Tatsächlich sind mehr als drei Viertel der Meerestiere und viele Landarten zur Biolumineszenz fähig, einschließlich Glühwürmchen und Phytoplankton. Andere Organismen verwenden es in Symbiose, wie der berühmte Tiefsee-Anglerfisch, der Biolumineszenz Bakterien verschluckt, um zu leuchten und Beute anzuziehen.

leuchtende qualle biolmineszenz bakterien in tiefen verwenden für technologie

Im Gegensatz zur Fluoreszenz erfordert die Biolumineszenz Lampe keine externen Lichtquellen. Das Licht erfolgt aktiv durch interne chemische Prozesse im Organismus. Dies bedeutet, dass so ein Gerät keine Energie benötigt. Dadurch setzt sich kein CO2 über dem regulären physischen Stoffwechsel des Organismus frei. Könnte die Biolumineszenz Lampe, die mithilfe von Meeresplankton leuchtet, als energieeffizientes, nachhaltiges Licht dienen?

Biolumineszenz Bakterien in Lampen

Die obige Frage inspirierte die ursprüngliche Idee der französischen Neugründung Glowee. Das Unternehmen entwickelte eine Beleuchtungslösung durch genetische Veränderung von Kolibakterien mit DNA. Diese haben die Forscher in lumineszierenden hawaiianischen Zwergtintenfischen gefunden. Die resultierenden Biolumineszenz Lampen, Leuchtstäbe und andere Formen von Beleuchtung funktionieren im Wesentlichen wie ein lebendes Aquarium mit Bakterien. Seit seiner Gründung im Jahr 2014 ist es dem Unternehmen gelungen, die Lebensdauer der Bakterien und damit der Lichter selbst von drei Tagen auf einen Monat zu verlängern. In der Zwischenzeit präsentierte Glowee seine Technologie, indem das Team einen „Glowzen Room“ eröffnete. Die Besucher können sich darin unter den schwachen türkisfarbenen Lichtern, die an tiefe Ozeane erinnern, entspannen. Obwohl nach den strengen Pariser Gesetzen, die Nächte dunkel zu halten sind, durfte das Startup die französische Hauptstadt mit öffentlichen Lichtinstallationen in einen sanften, von Tintenfischen angetriebenen Schein versetzen.

glowzen room französisches unternehmen glowee biolumineszenz lampe in entwicklung


Während das französische Unternehmen auf Erfolgskurs sein mag, steckt die gesamte Branche der kommerziellen Biolumineszenzbeleuchtung noch in den Kinderschuhen. Jenseits von Glowee ist die Branchenlandschaft nur eine Ansammlung von Online-Shops für Heimwerker-Sets für den Anbau von Biolumineszenzalgen und für Forschungs- und Entwicklungsprojekte im Frühstadium. In der Natur hat sich die Biolumineszenz auf dem Land und auf See mindestens 40 Mal unabhängig voneinander entwickelt. In der Wirtschaft scheint es jedoch mehr Hindernisse für kommerzielle Ziele zu geben. Obwohl die Branchen-Skeptiker recht haben mögen, sollte man nicht vergessen, dass sich die Beleuchtungsindustrie traditionell nicht schnell technologisch entwickelt. Nach einer EU-Richtlinie verschwinden in Europa seit etwa 10 Jahren altmodische Glühbirnen aus den Regalen, die größtenteils durch neuere LED-Leuchten ersetzt werden.

Wie genau funktioniert eine Biolumineszenz Lampe?

microbial ausstellung niederlande philips bio light

Biolumineszenz ist die Emission von sichtbarem Licht, das von lebenden Arten emittiert wird. Bei der Biolumineszenz handelt es sich in erster Linie um ein Meeresphänomen, bei dem möglicherweise 90 % der Tiere, die die oberen 2 km des Meerwassers bewohnen, lumineszierend sind. Auf dem Land gibt es Biolumineszenz bei einigen Pilzen und einer Art von Insekten. Das Licht ist ein Ergebnis einer chemischen Reaktion zwischen Luziferin und dem Sauerstoff. Das Licht im Meer ist im blauen Spektrum konzentriert. Die meisten Organismen senden Licht zwischen 440 und 479 nm aus. Dieses blaugrüne Licht überträgt sich am besten im Meer, und aus diesem Grund emittieren die meisten Meeresorganismen dieses Spektrum.

natürliches licht aus biolumineszenz pilze im wald


Die lumineszierende Bakterien produzieren kein Licht, wenn sich ihre Zellen im Meerwasser weit entfernt verteilen, aber die Kultur im Medium erzeugt sehr effizient Licht. Die Vermehrung eines einzelnen Zellorganismus kann je nach Raum und Bedingungen Tausende anderer ergeben. Nach dem Wachstum erreicht die Kultur ihre Stabilität. Das Phosphoreszieren emittiert 103-104 Photonen / s, das Licht ist blaugrün mit einer Wellenlänge von 490 nm. Um Licht zu erzeugen, sollte die Flüssigkeit außerdem auch belüftet werden. Die Biolumineszenz Lampe verwendet keine zusätzliche Energiequelle für die Beleuchtung. Ihr Licht entsteht durch Zirkulation von Flüssigkeit. Wie schon oben erwähnt, aktiviert sich das Leuchten durch Drehen des Objekts im Uhrzeigersinn.  Das Licht geht aus, wenn sich der Leuchtkörper in die entgegengesetzte Richtung dreht.

Technische Innovation und Design

nächtliche städtische beleuchtung nachhaltig durch dezente biolumineszierende lichter

Diese Art von Beleuchtung kann die herkömmlichen Beleuchtungssysteme nicht ersetzen. Dies ist also nur eine ergänzende Lichtquelle. Die Natur dieses Lichts ist kalt und gibt keine Wärme ab. Das Reaktionsprodukt ist 100 % Licht im Unterschied zu einer Glühbirne, die 90 % der Energie für Wärme und nur für 10 % bei Licht verbraucht. Im Unterschied zu den Lichtstäben, die aufleuchten sobald die Reaktion beginnt, und dann weiter leuchten, können Sie die Biolumineszenz Lampe stoppen und wieder aktivieren. Obwohl sich das Objekt selbst nicht bewegt, hat das Innere seinen eigenen Bewegungszyklus, wie es sowohl in der Natur als auch im Meer der Fall ist.

Als Effekt bewegt die Biolumineszenz Lampe die Schatten und vermittelt ein Gefühl von Dingen, die sich durch den Innenraum bewegen. Die niederländische Designerin Teresa van Dongen hat zum Beispiel eine Glasröhre mit Tintenfischbakterien gefüllt, um eine derartige Lampe zu schaffen, die bei Störungen blau leuchtet. Sie wollte ebenfalls die natürlichen Phänomene der Biolumineszenz Wellen nachbilden. Ihre Idee war es, diesen Effekt zu nutzen, um eine Leuchte zu schaffen, die durch Bewegung und nicht durch Elektrizität aktiviert werden kann. Sie nennt es Ambio. Obwohl es viele verschiedene Arten von lumineszierenden Mikroorganismen gibt, hat Van Dongen eine ausgewählt, die von der Haut eines Oktopus stammt. In Zusammenarbeit mit zwei Studenten der Life-Science-Abteilung der TU Delft hat die Designerin einen Prototyp hergestellt, der eine Röhre mit künstlichem Meerwasser darstellt. Diese hat sie dann zwischen zwei Messinggewichten aufgehängt.

Biolumineszenz in Straßenlampen verwenden

leuchtender baum in der stadt konzept ohne stromverbrauch durch biolumineszenz lampe

Eine seit langem geplante Anwendung der Biolumineszenz besteht darin, herkömmliche Straßenlaternen, beleuchtete Verkehrsschilder und Innenbeleuchtung durch Stromverbrauch zu ersetzen. Ein Weg dazu ist das Spleißen von Genen aus biolumineszierenden Glühwürmchen und Meeresbakterien in Bäume. Baumblätter saugen tagsüber Sonnenlicht auf, um nachts Energie zu liefern. Theo Sanderson, der an dieser Idee arbeitet, sagt, dass leuchtende Blätter durch Basteln an Genen, die den zirkadianen Rhythmus der Pflanze steuern, ein- und ausgeschaltet werden könnten – die Bäume würden nachts “an” und tagsüber “aus” gehen. Sie würden dann nur Luft-, Wasser- und Bodennährstoffe benötigen, um eine städtische Beleuchtung aufrechtzuerhalten.

designer lampe mit natürlichem licht von ana banic entworfen

Als Student an der Universität von Cambridge arbeitete Sanderson mit einem Team zusammen, das so ein Konzept untersuchte. Das Team entwickelte eine genetische Einheit, die in andere Lebensformen eingefügt werden kann, um die Biolumineszenz auszulösen. Die Forscher transplantierten Gene von Bakterien in die Chloroplasten einer Tabakpflanze und ließen sie von selbst schwach leuchten, ohne frisches Luziferin einpumpen zu müssen, um die Reaktion aufrechtzuerhalten. Die größte Herausforderung für die tatsächliche Verwendung von Pflanzen als Lichtquellen wird jedoch darin bestehen, die Helligkeit zu erhöhen. Diese Forschungsgruppe hatte das Problem, als sie eine Blasenlampe aus modifizierten, leuchtenden Kolibakterien (E. coli) herstellte.

nachtlicht neben schlafbett mit biolumineszenz innovatives design

Es war zwischen Thomas Edisons Erfindung der Glühbirne im Jahr 1879 und dem EU-Verbot Anfang der 2010er Jahre gelungen, das grundlegende Glühbirnen-Design bemerkenswert ähnlich zu erhalten. Verglichen mit der ständigen Entwicklung der Autos seit den Pferdekutschen zu Edisons Zeiten haben sich die Frontlichter kaum verändert. Europa ist möglicherweise noch Lichtjahre von der Züchtung fluoreszierender Bakterien entfernt, um Häuser oder Straßen zu beleuchten. Da die europäischen Staats- und Regierungschefs den Kampf gegen den Klimawandel aufnehmen, brauchen sie intelligente Lösungen. In einer Branche, die gute Ideen präsentiert, sollten Menschen die Innovationen zur biologischen Nachahmung des natürlichen Lichts nicht schnell verwerfen.




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