Мікробна “батарейка” використовує випаровування вологи зі шкіри для отримання електрики і живлення натільних пристроїв. Про це розповідається в статті, опублікованій в журналі Nature Communications.
Електропровідні білки бактерій G. sulfurreducens: погляд художника / ©Nikhil Malvanrar, Yale University
Біологи з Массачусетського університету в Амхерсті (США) представили технологію отримання стійких біоплівок на основі бактерій Geobacter sulfurreducens. Ці незвичайні мікроби виробляють і проводять електрику, і вчені намагаються задіяти їх здатності для створення нових пристроїв. Тепер G. sulfurreducens стали основою незвичайних і перспективних джерел живлення.
Подібні ідеї звучали і раніше, проте проблемою залишалося живлення бактеріальних клітин-«електрогенераторів». Тому Дерек Лавлі (Derek Lovley) і його колеги пішли іншим шляхом. Вони скористалися здатністю G. sulfurreducens формувати біоплівки – стійкі щільні конгломерати, що прикріплюються до поверхні субстрату. Клітини в них з’єднані один з одним, утворюючи структури, здатні проводити електрику.
Схема нового пристрою / © liu et al., 2022
Виростивши такі біоплівки, вчені обробили їх лазером, “вигравірувавши” електричний контур, потім помістили між парою тонких і плоских металевих електродів і, нарешті, запаяли в оболонку з м’якого і клейкого полімеру. Клітини всередині гинули, проте на роботі електричної схеми це не позначалося. Такий пристрій досить накласти на шкіру, і він буде виробляти електрику, використовуючи енергію поту, який безперервно випаровується з її поверхні.
Батарейки в чашці Петрі і на тілі одного з експериментаторів / ©liu et al., 2022
За оцінками розробників, біоплівка товщиною всього 40 мікрометрів дозволяє отримати батарею з щільністю енергії близько одного мікровата на квадратний сантиметр, що перевершує показники традиційних джерел аналогічної геометрії. В експериментах in vitro вчені з’єднали кілька цих пристроїв в ланцюг і успішно живили невеликі електронні гаджети. Тепер вони планують масштабувати систему, щоб навчитися отримувати більш потужні генератори, здатні живити більш складні пристрої, використовуючи “енергію поту”.
Втім, такий варіант – далеко не єдина можливість застосовувати біоплівки «електричних» мікробів. Випаровування відбувається всюди, і близько половини всієї сонячної енергії, що надходить на Землю, йде на випаровування вологи. “Це величезне і абсолютно неосвоєне джерело енергії”, – зазначив професор Юнь Яо (Jun Yao), один з авторів нової роботи.