Ученые разработали топливный элемент из грибков, печатаемый на 3D-принтере

Швейцарские исследователи утверждают, что разработали функциональную «живую» батарею, работающую за счет взаимодействия двух видов грибков, которые компонуются в биоразлагаемом, нетоксичном корпусе напечатанном на 3D-принтере.

Несколько групп ученых из Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологий (EMPA), занимающиеся поиском альтернативных биоисточников энергии, обнаружили что некоторые грибки при взаимодействии друг с другом обеспечивают выработку электроэнергии.

Исследователи из лаборатории целлюлозы и древесных материалов EMPA разработали функционирующую грибковую батарею, а вернее топливный элемент, так как энергия в них не запасается, а производится в процессе метаболизма микроорганизмов, преобразующих питательные вещества в электроэнергию.

Суть работы био-опливного элемента состоит в следующем: метаболизмы двух видов грибов дополняют друг друга — со стороны анода находится дрожжевой грибок, метаболизм которого высвобождает электроны. Катод колонизируется грибком белой гнили, который вырабатывает особый фермент, позволяющий захватывать электроны и выводить их из ячейки, вырабатывая некоторое количество электричества.

Одной из основных проблем было создание материала, которые бы не только содержал компоненты грибков, но и был скомпонован нужным образом для их правильного взаимодействия. В итоге трехлетнего исследования была разработана технология использующая 3D печать. ​​Это позволило структурировать электроды таким образом, чтобы микроорганизмы могли максимально легко получить доступ к питательным веществам. Для этого клетки грибов смешиваются с печатной краской на основе целлюлозы, которая не только является материалом структуры топливного элемента, но и питательной средой (в виде простых сахаров) для микроорганизмов. Чернила биоразлагаемые и расщепляются после исчерпания ресурса не нанося вред окружающей среде.

Ученые говорят, что 3D-печать этих батарей позволяет производить их в виде любой необходимой формы и размера, а также использовать необходимое количество грибкового материала для производства такого количества энергии, сколько необходимо для конкретных целей. Топливный элемент может храниться длительное время и активироваться простым добавлением воды и питательных веществ.

Живые клетки грибов не вырабатывают много электроэнергии, грибковые био-батареи могут производить от 300 до 600 мВ в течение нескольких дней, обеспечивая 3-20 мкА для внешних нагрузок от 10 до 100 кОм, но по заявлению ученых, этого вполне достаточно, чтобы питать, например, датчик температуры в течение нескольких дней. Такие датчики используются в сельском хозяйстве или в исследованиях окружающей среды. Самое большое преимущество грибковой батареи: в отличие от обычных батарей она не только совершенно нетоксичная, но и биоразлагаемая.

Источник: newatlas