Швейцарские исследователи разработали биоразлагаемую батарею, использующую два вида грибов для выработки электричества. Анод на основе дрожжей генерирует электроны, а катод с белым грибом-трутовиком захватывает их благодаря специальному ферменту. Корпус батареи создается с помощью 3D-печати из биоразлагаемых чернил, содержащих питательные вещества для грибов. Устройство, способное вырабатывать до 600 мВ, подходит для питания небольших датчиков в сельском хозяйстве и экологических исследованиях, а после использования безопасно разлагается.
Ученые из Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологии (EMPA) в Дюбендорфе создали новый тип биотопливного элемента. В отличие от ранее разработанных бактериальных батарей, в данном устройстве впервые используются два вида грибов, метаболизм которых обеспечивает преобразование питательных веществ из микробов в электрическую энергию.
Элемент включает анод из дрожжей, которые в процессе своей жизнедеятельности выделяют электроны, и катод, заселенный белым грибом-трутовиком. Последний производит фермент, который позволяет захватывать эти электроны и выводить их из элемента.
В ходе трехлетнего исследования ученые также разработали специальные чернила для 3D-печати компонентов биотопливного элемента: они смешали грибковые клетки с печатной краской на основе целлюлозы. Эти чернила обладают рядом важных свойств: электропроводностью, биоразлагаемостью и, что особенно важно, они служат питательной средой для грибных клеток, поскольку содержат простые сахара. Кроме того, вещество способствует разложению элемента после окончания срока его службы.
Технология 3D-печати позволяет адаптировать форму и размер этих батарей под различные нужды, а также точно дозировать количество грибного материала для обеспечения необходимой выходной мощности в зависимости от конкретного применения.
Тем не менее биотопливные элементы не способны генерировать достаточно энергии для питания современных гаджетов. Они могут выдавать от 300 до 600 мВ в течение нескольких дней, обеспечивая ток 3–20 мкА для внешних нагрузок от 10 до 100 кОм. Зато эти батареи хорошо подходят для питания устройств на улице и безопасно разлагаются. Запечатанные в пчелиный воск, они могут питать небольшие датчики, которые измеряют температуру, освещенность и влажность в сельском хозяйстве и для изучения окружающей среды. У грибковых элементов есть еще одно интересное свойство. Их можно хранить в высушенном состоянии и активировать непосредственно на месте, просто добавив воды и питательные вещества.
EMPA не сообщила, когда начнет коммерциализацию ячеек. Исследователи отмечают, что необходимо улучшить мощность и срок службы батарей и протестировать другие виды грибов, которые могут генерировать больше электроэнергии.
