Енергія з кишківника
Американські вчені створили унікальну бактеріальну батарею, натхненну будовою людського тонкого кишківника. Цей новий тип біобатареї здатний виробляти електричний струм за допомогою живих бактерій, що робить його перспективним рішенням для автономного моніторингу каналізаційних мереж. Систему було розроблено для використання стічних вод як джерела органіки, яка слугує їжею для бактерій.
Форма кишкових ворсинок суттєво підвищила виробництво електрики, збільшивши його у понад вісім разів у порівнянні зі звичайними плоскими електродами. Дослідження, результати якого були опубліковані в науковому журналі Small, показали, що гнучкі стовпчики зі струмопровідного гідрогелю на основі графену та полімерів реплікують форму ворсинок кишківника. Це дозволяє уникнути проблем, пов'язаних із забиванням пористих матеріалів бактеріальним слизом, які заважали ефективності попередніх технологій.
Принцип роботи біобатареї
В основі роботи біобатареї лежать мікроорганізми, які переробляють органічні сполуки і виділяють вільні електрони. Ці електрони електрод уловлює та спрямовує у зовнішній ланцюг. Під час випробувань нова система видавала 66,45 мікровата на кубічний сантиметр об'єму, стабільно тримаючи напругу 0,75 вольта протягом 14 годин. У той же час звичайний плоский електрод у тих самих умовах показав у вісім разів менший результат.
Проте потужності, які виробляє нова біобатарея, недостатньо для заряджання смартфонів або живлення звичайної техніки. Розробники планують використовувати ці біобатареї для автономного моніторингу каналізаційних мереж, де стічні води забезпечують органіку для бактерій. Гнучкі пластирі з штучними ворсинками можуть бути закріплені на вигнуті стінки труб під землею, що дозволяє живити екологічні датчики.
Професор Сокхин Чой, один із розробників біобатареї, зазначив: "Пористі матеріали легко забиваються біоплівкою, тому ми мали постійні проблеми з доставкою живлення та накопиченням відходів. Нам був потрібен біоелектрод, який копіює живу тканину: гнучкий, з великою площею поверхні та вільним рухом рідини".
Розробка бактеріальної батареї, що використовує стічні води, відзначає важливий крок у напрямку екологічних технологій. Вона може сприяти зниженню витрат на моніторинг каналізації та підвищити ефективність систем збору та обробки стічних вод. Ця технологія також демонструє потенціал для подальших досліджень у сфері біоелектричних систем, що можуть знайти застосування в інших галузях, зокрема в енергетичних та екологічних проектах.
Цікаво, що нові технології, такі як біобатарея, відкривають шлях до створення інноваційних пристроїв. Наприклад, вчені також розробили робота-метелика, який використовує штучну кров для вирощування світлових сенсорів. Це свідчить про те, що наука активно досліджує нові способи інтеграції біологічних принципів у технології, що може змінити наше уявлення про енергетичні рішення.