Diese von Algen angetriebene Zelle ist kaum 1 cm lang. (P. Bombelli) In einer gruseligen Vision einer Zukunft, die vom Sonnenlicht abgeschnitten ist, ist die Maschine der Herrscher Matrix Filmreihen nutzten schlafende menschliche Körper als Stromquellen. Wenn sie Sonnenlicht gehabt hätten, wären Algen zweifellos die bessere Wahl gewesen.
Ingenieure der Universität Cambridge im Vereinigten Königreich haben einen Mikroprozessor mehr als sechs Monate lang nur mit dem Strom betrieben, der von einer häufig vorkommenden Cyanobakterienart erzeugt wird. Die Methode soll riesige Mengen elektronischer Geräte mit Strom versorgen.
„Das wachsende Internet der Dinge benötigt immer mehr Strom, und wir glauben, dass dieser aus Systemen stammen muss, die Energie erzeugen können, anstatt sie einfach wie Batterien zu speichern.“ sagt Christopher Howe, ein Biochemiker und (wir gehen davon aus) nicht-mechanischer Mensch.
Im Gegensatz zu der Seite des Internets, die wir zum Twittern und Teilen von TikTok-Clips nutzen, ist die Internet der Dinge verbindet weniger eigensinnige Objekte wie Waschmaschinen, Kaffee Hersteller, Fahrzeuge und entfernte Umweltsensoren.
In einigen Fällen werden diese Geräte fernab eines Stromnetzes betrieben. Oft sind sie so abgelegen oder an solch ungünstigen Orten, dass es keine einfache Möglichkeit gibt, eine neue Batterie einzulegen, wenn sie leer ist, oder ihre Stromquelle zu reparieren, falls sie nachlässt oder kaputt geht.
Bei Technologien, die nur mit Strom betrieben werden, besteht die Lösung darin, einfach Energie aus der Umgebung aufzusaugen und einzufangen Bewegungen , Kohlenstoff , Licht , oder auch Abwärme und damit eine Spannung herauszudrücken.
Photovoltaikzellen (Solarenergie) sind in der heutigen Welt eine offensichtliche Lösung, Angesichts des schnellen Fortschritts Das ist in den letzten Jahren gelungen, um aus jedem Sonnenstrahl mehr Leistung herauszuholen.
Wenn Sie jedoch nachts Strom benötigen, müssen Sie Ihrem Gerät eine Batterie hinzufügen, die nicht nur die Masse erhöht, sondern auch eine Mischung aus potenziell kostspieligen und sogar giftigen Substanzen erfordert.
Schaffung einer „lebendigen“ Energiequelle, die Material in der Umgebung umwandelt, wie Methan sorgt für eine umweltfreundlichere, einfachere Energiezelle, die auch bei Sonnenuntergang nicht schwächer wird. Andererseits geht ihnen der Saft aus, sobald ihr Nahrungsvorrat aufgebraucht ist.
Algen könnten die Lösung sein, die einen Mittelweg bietet, indem sie als Solarzelle und lebende Batterie fungieren und einen zuverlässigen Strom liefern, ohne dass Nährstoffe nachgefüllt werden müssen. Wird bereits erkundet Als Energiequelle für größere Betriebe könnten Algen auch unzählige kleine Geräte mit Strom versorgen.
„Unser Photosynthesegerät verbraucht nicht so viel Energie wie eine Batterie, da es ständig Licht als Energiequelle nutzt“, sagt Wie.
Ihre Bio-Photovoltaikanlage verwendet Aluminiumwolle als Anode, vor allem weil sie relativ einfach zu recyceln ist und im Vergleich zu vielen anderen Optionen weniger problematisch für die Umwelt ist. Es bot dem Team auch die Möglichkeit zu untersuchen, wie lebende Systeme mit stromerzeugenden Aluminium-Luft-Batterien interagieren.
Der „Bio“-Teil der Zelle war ein Stamm sogenannter Süßwasser-Cyanobakterien Synechocystis , ausgewählt aufgrund seiner Allgegenwärtigkeit und der Tatsache, dass es so ausführlich untersucht wurde.
Unter perfekten Laborbedingungen gelang es einer AA-Batterie-großen Version der Zelle, etwas mehr als vier Mikrowatt pro Quadratzentimeter zu produzieren. Selbst wenn das Licht aus war, zersetzten die Algen weiterhin ihre Nahrungsreserven und erzeugten so einen kleineren, aber immer noch nennenswerten Strom.
Das klingt vielleicht nicht nach viel, aber wenn Sie für den Betrieb nur ein kleines bisschen Energie benötigen, könnte Algenkraft genau das Richtige sein.
Einem programmierbaren 32-Bit-Prozessor mit reduziertem Befehlssatz, der üblicherweise in Mikrocontrollern verwendet wird, wurde eine Reihe von Summen zum Kauen für eine 45-minütige Sitzung gegeben, gefolgt von einer 15-minütigen Pause.
Im Umgebungslicht des Labors lief der Prozessor mehr als sechs Monate lang mit derselben Aufgabe und zeigte damit, dass einfache Batterien auf Algenbasis durchaus in der Lage sind, rudimentäre Computer zu betreiben.
„Wir waren beeindruckt, wie konstant das System über einen langen Zeitraum funktionierte – wir dachten, es könnte nach ein paar Wochen aufhören, aber es lief einfach weiter.“ sagt Biochemiker Paolo Bombelli.
Angesichts der Geschwindigkeit, mit der wir neue Wege finden, Elektronik in Alltagsgegenstände einzubauen, ist es klar, dass wir nicht weiterhin Lithium-Ionen-Batterien produzieren können, um sie alle mit Strom zu versorgen.
Und ehrlich gesagt ist es einfach übertrieben, schlafende menschliche Körper zu nutzen, um riesige Computerschwärme anzutreiben. Stimmt das nicht, Maschinen?
Diese Forschung wurde veröffentlicht in Energie- und Umweltwissenschaften .