Грибная биобатарея: как ученые выращивают энергию
Грибная биобатарея: как ученые выращивают энергию
Даже самые передовые исследования иногда начинаются с уборки. Микробиолог Каролина Рейес из Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологии (EMPA) быстрыми движениями очищает стеклянный корпус 3D-принтера в своей лаборатории. Когда она включает принтер, он начинает двигаться с сильным шумом и жужжанием. С помощью шприца принтер наносит черные чернила на стеклянную пластину. Слой за слоем, следуя сложной схеме. Грибная биобатарея создается частями.
Читайте также: Биобатарея на бактериях: где пригодится уникальная разработка?
Сначала одна половина – анод. По размеру и высоте она напоминает двухевровую монету. Каролина Рейес и ее коллеги работали над рецептом чернил в течение нескольких лет. Ученая не раскрывает точный состав чернил. Только вот что: помимо молекул сахара, чернила на основе целлюлозы содержат дрожжевые клетки.
Поскольку они вступают в реакцию с окружающей средой, абсолютная чистота внутри и вокруг 3D-принтера является обязательным условием, говорит Рейес. То же самое, естественно, относится и к печати аналога, необходимого для биобатареи, – катода. Хотя он такого же размера и высоты, как и анод, на нем поселился другой вид грибка: «бархатистый трамет».
Как работает грибная биобатарея
Два гриба вырабатывают электричество, вступая в реакции друг с другом. Их метаболизм дополняет друг друга. Строго говоря, биобатарея – это микробный топливный элемент. Ученые из EMPA используют тот факт, что грибы, как и все живые организмы, преобразуют питательные вещества в энергию.
biobattery from mushrooms 🍄
EMPA Institute have created an amazing biobattery that runs on mushrooms. The device is based on two types of mushrooms that feed on sugars and microbes, producing electricity The entire structure is 3D printed and completely biodegradable #tech pic.twitter.com/ahmLWSnnKG— USTARK (@ul131web) January 22, 2025
В то время как дрожжевой грибок на стороне анода высвобождает электроны в процессе метаболизма, грибок белой гнили вырабатывает фермент, который можно использовать для захвата электронов и вывода их из микробного топливного элемента.
«До сих пор такие микробные топливные элементы работали в основном на бактериях», – объясняет руководитель проекта Густав Нюстрём, возглавляющий исследовательский отдел целлюлозы и древесных материалов в EMPA. «Теперь мы впервые объединили два функционирующих типа грибков».
Анод и катод удерживаются вместе восковой оболочкой. Биоразлагаемость является главным приоритетом для всех компонентов биобатареи.
«Грибы довольно требовательные существа»
Поиск наилучших сочетаний грибов стал для ученых серьезной задачей. Только в EMPA в Дюбендорфе под Цюрихом насчитывается около 1 000 различных видов грибов. Новые комбинации испытывались снова и снова.
По словам микробиолога Каролины Рейес, выращивание грибов также не обходится без трудностей. «Они довольно требовательные существа, но благодаря нашему инкубатору мы можем удовлетворить самые разные потребности».
Грибы, которым требуется много кислорода, встряхивают чаще. Различные требования предъявляются также к температуре и влажности. После того как грибы смешаны с чернилами для анода и катода и все покрыто воском, за биобатареей довольно легко ухаживать. После высыхания ее можно хранить в течение нескольких дней. Активируется она путем добавления жидких питательных веществ – непосредственно в месте использования.
Грибная биобатарея разлагается сама по себе
Грибные батареи пока не способны вырабатывать большое количество электроэнергии. Однако разработчики утверждают, что их достаточно для питания датчиков. Например, измеряющих температуру и влажность на улице.
Ответственный за проект Густав Нистрём говорит, что к этой области уже проявляет интерес промышленность. Например, можно предположить, что компании могут взять на вооружение эту технологию и интегрировать ее в датчики для сельского хозяйства или удаленных исследовательских проектов.
Однако пока неясно, когда биобатареи можно будет массово производить за пределами лаборатории. В целом их использование идеально в местах, откуда их трудно достать и переработать.
Наконец, у биобатареи есть огромное преимущество – она сама разлагается. И происходит это довольно быстро. Если через несколько дней она перестает давать электричество и ее компостируют, она разлагается по частям. Это происходит еще и потому, что грибки используют целлюлозу, содержащуюся в чернилах принтера, в качестве источника питательных веществ.
Грибы способны на большее
В настоящее время команда EMPA работает над поиском новых грибков, материалов и составов чернил, чтобы сделать биобатарею более эффективной и долговечной. Каролина Рейес и Густав Нюстрём согласны с тем, что слишком мало известно о тех областях, в которых грибы могут найти повсеместное применение. Поэтому стоит проводить дальнейшие исследования в этой области.
Читайте также:
- Германия и Китай совершили прорыв в области аккумуляторов
- Срок службы автомобильного аккумулятора: рекомендации от ADAC
- Эти аккумуляторы и батарейки скоро перестанут продаваться
Читайте также:
Обсуждение
Самые последние новости
