Вирощені технології: дослідники розробили паперові акумулятори з бактеріями

Вчені з Бінгемптонського університету, що у штаті Нью-Йорк, розробили електричні батареї на основі паперу та бактерій, які можуть створювати електричний потенціал. Ці батареї можуть вирішити цілу низку питань щодо джерел живлення електричної апаратури, які досі залишаються нерозв’язаними.

Декілька проблем сучасних акумуляторів

Такий звичний для сучасної цивілізації предмет як електрична батарейка насправді пов’язаний з великою кількістю проблем. Найкраще це розуміють люди, які борються з проблемами країн третього світу. Досить зручно, коли медичне обладнання для роботи потребує тільки пари батарейок типу АА. Але питання: що буде, коли ці батарейки вичерпають заряд у якомусь африканському селищі прямо під час боротьби з якоюсь епідемією? А найближча крамниця з ними – за десятки чи сотні кілометрів.

Для того, щоб зрозуміти другу проблему, їхати до Африки не обов’язково. Достатньо поцікавитися проблемами утилізації тих самих батарей. Вони просто не здатні швидко та безпечно розкладатися. І пара тисяч звичайних побутових батарейок спроможна перетворити ділянку землі на вкрай непривітну “зону відчуження”, не гірше за відпрацьоване ядерне паливо.

Папір та мікроорганізми

Цілком можливо, що обидві ці проблеми, а можливо й багато інших, дозволить вирішити розробка електротехніка Сеохуна Чої та хіміка Омоунмі Садіка з Бінгемптонського університету. У якості основи для батареї, що буде швидко та безпечно розкладатися наявними у біосфері Землі мікроорганізмами вони обрали звичайний папір.

Паперова батарея з бактеріями
Дослідники вирощують бактерії, щоби електрично живити свої паперові батареї. Джерело: Seokheun Choi

Далі на цьому паперіметалом та полімером вони надрукували електроди, тож залишилося лише знайти спосіб створити різницю потенціалів. Для цього Чої узяв особливі бактерії, що звуться екзоелектрогенами. Ці бактерії здатні в процесі своєї життєдіяльності спрямовувати потік електронів до поверхні своїх мембран, через що на їхній поверхні накопичується електричний потенціал.

Ілюстративний ролик про експеримент з екзоелектрогенами. Джерело: Maro Pebo

Тож вчені нанесли шар таких бактерій, які знаходилися у заморожено-сухому стані, на свою надруковану батарейку. Для її активації достатньо було додати воду, щоби бактерії почали повертатися до життя, а батарея – виробляти електричний струм. Результатом стала батарея, що добре розкладається біологічним шляхом. Поки що термін її роботи обмежений 4 місяцями, однак розробники продовжують працювати та обіцяють його збільшити.

Такі батареї розроблялися й раніше, проте нова розробка вигідно відрізняється від них ціною, що дозволяє її виготовляти масово та застосовувати у місцях далеких від цивілізації. Ця команда дослідників вже відзначилася розробкою паперових біоіндикаторів, здатних відслідковувати основні показники організму. Однак для роботи їм було необхідне джерело живлення.

Advanced Sustainable Systems(2018), doi: 10.1002/adsu.201800041

Сподобалась стаття? Придбайте нам , а ми напишемо ще.
Повідомити про помилку: підкресліть текст та натисніть CTRL+Enter або
Олександр Бурлака
  • 56 записів
  • 0 дописів
Олександр займається популяризацією науки, веде блоги та працює викладачем у Харківському національному технічному університеті сільського господарства ім. Петра Василенка. Має ступінь кандидата технічних наук.