Vedci vytvorili batériu, ktorú netreba nabíjať, ale kŕmiť. Toto jednoduché jedlo im dáva energiu, aby fungovali
Výskumníci vytvorili prvú batériu svojho druhu, ktorú poháňajú huby. Batéria môže dodávať elektrinu senzorom a vedeckým prístrojom.
Vedel by si si predstaviť batériu, ktorú musíš kŕmiť namiesto toho, aby si ju nabíjal? Výskumníci z technologického inštitútu Empa vytvorili žijúcu batériu, ktorá by mohla poháňať poľnohospodárske senzory alebo inštrumenty vo vzdialených nehostinných oblastiach.
Na tejto batérii je zaujímavé, že keď je jej robota hotová, batéria sa rozloží zvnútra. Nová technológia je založená na hubách, ktoré doteraz fascinujú vedeckú komunitu. Huby sú ríšou samou o sebe a zaujímavosťou je, že viac pripomínajú živočíchov ako rastliny. Do kategórie húb spadajú chutné lesné hríby, ale aj škodlivé plesne. Výskumníci využili schopnosť húb generovať elektrinu na vytvorenie jedinečnej batérie.
Nová štúdia sa zakladá na trojročnom projekte, v rámci ktorého vedci vyvíjali funkčnú hubovú batériu.
“Živé bunky nevytvárajú veľa elektriny, no dokážu poskytnúť dostatok energie na to, aby sme poháňali napríklad teplotný senzor niekoľko dní. Podobné senzory nachádzame v poľnohospodárstve alebo pri rôznych environmentálnych výskumoch. Najväčšou výhodou hubovej batérie je to, že nie je absolútne toxická a je biorozložiteľná, nie ako konvenčné batérie,” vyjadrujú sa výskumníci.
Kŕmenie batérie
Ako všetky žijúce veci, aj bunky hubovej batérie využívajú živiny na výrobu energie. Ide o metabolický proces, ktorý výskumníci využili a časť vyrobenej energie zachytili vo forme elektriny. Ide o takzvané mikrobiálne palivové články a do dnešného dňa sa ich vedcom podarilo vytvoriť niekoľko. Predchádzajúce články sa však primárne skladali z baktérií. Nová štúdia je prvou, ktorej sa podarilo skombinovať dva druhy húb na vytvorenie funkčného palivového článku.
“Metabolizmus dvoch typov húb sa navzájom dopĺňa. Na strane anódy máme kvasinkové huby, ktorých metabolizmus uvoľňuje elektróny. Na strane katódy máme bielu hnilobu, ktorá produkuje špeciálny enzým. Tento enzým umožňuje zachytenie elektrónov a vyvedenie ich z článku,” vysvetľuje Carolina Reyes, jedna z autorov štúdie.
Huby nie sú do batérie inštalované, no predstavujú základnú časť článku už od samotného začiatku. Výskumníci vytvárajú komponenty batérie pomocou 3D tlačenia. Vďaka tejto metóde môžu výskumníci navrhnúť elektródy spôsobom, ktorý hubám umožňuje dostať sa k živinám čo najjednoduchšie.
Neprehliadni
Autori štúdie vysvetľujú, že bunky húb sú zmiešané s tlačiarenským atramentom. Nejde však o tak jednoduchý proces, ako to môže znieť. Je nesmierne náročné nájsť materiál, v ktorom by bunky húb dokázali dobre rásť, no to nie je všetko. Vedci zároveň museli nájsť aj materiál, ktorý by bol zároveň elektricky vodivý, biorozložiteľný a dalo by sa s ním dobre pracovať.
Vedcom sa podarilo nájsť najvhodnejší materiál, ktorý sa zakladá na celulóze. Huby dokážu celulózu využiť ako zdroj živín, vďaka čomu pomôžu s rozkladom batérie na konci jej života. Normálne však huby používajú ako živiny jednoduché cukry, ktoré sa pridávajú do batériových článkov, aby podporovali metabolizmus húb, ktorý je zdrojom energie pre mikrobiálny palivový článok.
“Batérie môžeme uložiť v suchom stave a následne ich aktivovať jednoducho, pridaním vody a živín. Huby dokážu prežiť vysušené stavy, no aj tak bola práca so živými materiálmi veľmi náročná,” tvrdí Reyes.
Výskumníci majú plány do budúcna. V ďalších výskumoch by chceli vytvoriť silnejšiu verziu hubovej batérie, ktorá vydrží dlhšie. Popri tom hľadajú aj iné druhy húb, ktoré by dokázali poskytnúť elektrinu. Priznávajú, že ríša húb je stále sférou, v ktorej sa máme ešte čo učiť. Tieto organizmy ale predstavujú skvelý prvok, obzvlášť v materiálových vedách.
Batériou môžeme byť aj my
V podobnom duchu sa nesie aj minuloročný výskum z University of Massachusetts Amherst. Ten ukázal, že v budúcnosti môžu batérie vyzerať oveľa zvláštnejšie, než koncept hubovej batérie, ktorí priniesli vedci z Empa. Štúdia ukazuje, že v budúcnosti by sa batériou mohol stať človek a naše telá by mohli poháňať celú sadu menších nositeľných zariadení a možno aj tých väčších. Viac o výskume píšeme v tomto článku.
Komentáre