Der weltweit steigende Bedarf an erneuerbaren Ressourcen ist unbestreitbar. Neben Sonnen- und Windenergie sind auch lösliche organische Bestandteile im Abwasser eine erneuerbare Ressource. Elektroaktive Mikroorganismen bilden die Grundlage für bioelektrochemische Systeme (BES), die eine vielversprechende Technologie für die Nutzung von Abwasser als Ressource sowie dessen Umwandlung in andere Energieträger darstellen. Elektroaktive Mikroorganismen katalysieren die Oxidation von löslichen organischen Komponenten unter anaeroben Bedingungen. Wenn sie die Anode als Elektronenakzeptor nutzen, bilden die Mikroorganismen einen Biofilm und die Anode wird zu einer Bioanode. Die Bioanode wird in zwei Arten von BES eingesetzt. Die erste erzeugt elektrischen Strom über eine elektrische Last: eine mikrobielle Brennstoffzelle (MFC); die zweite nutzt Strom zusätzlich zur Oxidation von organischen Stoffen, um Produkte an der Kathode zu bilden, wie H2, H2O2 oder um Trennungsprozesse wie Entsalzung, Rückgewinnung von Ammoniak und Rückgewinnung von Phosphat anzutreiben: eine mikrobielle Elektrolysezelle (MEC). Die Umwandlungsraten und die Energierückgewinnung mit Bioanoden sind im Vergleich zur Biogaserzeugung durch anaerobe Vergärung immer noch gering. Eine Strategie zur Verbesserung der Umwandlungsrate an der Bioanode ist die Verwendung dreidimensionaler Elektroden, um mehr Oberfläche für das mikrobielle Wachstum pro Reaktorvolumen zu schaffen. Eine vielversprechende Reaktorkonfiguration sind Festbettelektrodenreaktoren, die aus einer dichten Packung von Graphitgranulat bestehen und ein hohes Elektrodenoberfläche-zu-Reaktorvolumen-Verhältnis aufweisen. Diese Reaktoren haben bereits ein vielversprechendes Potenzial für eine Reihe von Anwendungen gezeigt, insbesondere für die Abwasserreinigung sowie die Entfernung von Nitrat, Sulfat und anderen Schadstoffen aus dem Grundwasser. Allerdings führt die vergleichsweise geringe elektrische Leitfähigkeit des Graphitgranulats zur Bildung von elektrochemisch inaktiven Zonen innerhalb der Festbettelektroden, so dass ihr Potenzial nicht voll ausgeschöpft werden kann. Ein besseres Verständnis der Grenzen des Massentransfers und der ohmschen Verluste würde die Entwicklung effizienterer Festbettelektroden erleichtern. Ein vielversprechender Ansatz zur Erlangung dieses Wissens ist die Durchführung von fundamentalen physikalisch-chemischen Experimenten mit einzelnen Graphitgranulaten, auf die sich dieses Stipendium konzentriert.