Un microprocesor a funcționat cu energie produsă de alge timp de șase luni. Studiul, efectuat la Universitatea Cambridge

13 Mai 2022, 13:07 (actualizat 13 Mai 2022, 14:05) Știrile TVR |

Alga de apă dulce, cyanobacteria / FOTO: Shutterstock

„Pe măsură ce internetul lucrurilor se dezvoltă, este nevoie de o cantitate din ce în ce mai mare de energie și credem că aceasta va trebui să provină din sisteme care pot genera energie, mai degrabă decât să o stocheze pur și simplu așa cum fac bateriile”, spune Christopher Howe, biochimist și (presupunem) non- uman mecanic.

Spre deosebire de partea internetului pe care o folosim pentru a posta mesaje pe Twitter și a partaja clipuri TikTok, Internetul Lucrurilor conectează obiecte cum ar fi mașini de spălat, aparate de cafea, vehicule și senzori de mediu de la distanță.

În unele cazuri, aceste dispozitive funcționează departe de o rețea electrică. Adesea sunt atât de îndepărtate sau în locuri atât de incomode, încât nu există o modalitate ușoară de a introduce o nouă baterie atunci când se descarcă cea aflată în uz sau de a repara sursa de alimentare în cazul în care se strică.

Pentru tehnologia care nu este mare consumatoare de curent, soluția este, pur și simplu, absorbirea de energie din mediu: captarea mișcării, a carbonului, luminii sau chiar a căldurii reziduale și folosirea acestora pentru a genera electricitate.

Celulele fotovoltaice (energie solară) sunt o soluție evidentă în lumea de astăzi, având în vedere progresul rapid care s-a făcut în ultimii ani în obține cât mai multă energie din fiecare rază de soare.

Pentru a avea energie pe timp de noapte, este nevoie de adăugarea bateriilor la dispozitive, fapt care, nu numai că adaugă masă, dar necesită un amestec de substanțe potențial costisitoare și chiar toxice.

O sursă de energie „vie”, care transformă materialele din mediu, cum ar fi metanul, creează o cantitate de energie mai ecologică, mai simplă, care nu se va slăbi pe măsură ce Soarele apune. Pe de altă parte, sursele de metan vor rămâne fără sucuri în momentul în care hrana lor se epuizează.

Algele ar putea fi soluția care oferă o opțiune de mijloc, acționând ca o celulă solară și o baterie vie pentru a furniza curent stabil, fără a fi nevoie de completări nutritive. Deja explorate ca sursă de energie pentru operațiuni mai mari, algele ar putea furniza energie și pentru nenumărate dispozitive mici.

„Dispozitivul nostru fotosintetic nu se epuizează precum o baterie, deoarece folosește în mod continuu lumina ca sursă de energie”, spune Howe.

Sistemul lor bio-fotovoltaic folosește vată de aluminiu pentru un anod, în primul rând pentru că este relativ ușor de reciclat și o problemă mai mică pentru mediu în comparație cu multe alte opțiuni. De asemenea, a oferit echipei de cercetători o oportunitate de a investiga modul în care sistemele vii interacționează cu bateriile de tip aluminiu-aer generatoare de energie.

Partea „bio” a celulei a fost o tulpină de cianobacterii de apă dulce numită Synechocystis, selectată pentru omniprezența sa și pentru faptul că a fost studiată atât de amplu.

În condiții perfecte de laborator, o versiune de dimensiunea unei baterii AA a celulei a reușit să producă puțin peste patru microwați pe centimetru pătrat. Chiar și atunci când luminile erau stinse, algele au continuat să consume rezervele de hrană pentru a genera un curent mai mic, dar încă apreciabil.

S-ar putea să nu pară revoluționar, dar atunci când este nevoie doar de puțină energie pentru funcționarea unui dispozitiv, puterea algelor ar putea fi soluția.

Un procesor programabil de 32 de biți cu set de instrucțiuni redus, utilizat în mod obișnuit în microcontrolere, a primit un set de sarcini pe care să le execute pentru o perioadă 45 de minute, urmată de o pauză de 15 minute.

Lăsat în lumina ambientală a laboratorului, procesorul a executat aceeași sarcină timp de mai mult de șase luni, demonstrând că bateriile simple pe bază de alge sunt mai mult decât capabile să ruleze computere rudimentare.

„Am fost impresionați de cât de constant a funcționat sistemul pe o perioadă lungă de timp – ne-am gândit că s-ar putea opri după câteva săptămâni, dar a continuat să meargă”, spune biochimistul Paolo Bombelli.

Având în vedere ritmul cu care găsim noi modalități de a construi electronice, este clar că nu putem continua să producem baterii litiu-ion pentru a le alimenta pe toate.

Această cercetare a fost publicată în Energy & Environmental Science.

Source