Cianobakterijų kolonijos maitinamas kompiuteris veikė šešis mėnesius: kaip tai įmanoma?

Nedideliame inde uždaryti melsvadumbliai pusmetį tiekė energiją kompiuteriui. Panašiais fotosintezuojančiais elektros generatoriais būtų galima pigiai aprūpinti elektra nedidelius prietaisus, ir apsieiti be baterijose naudojamų retų ir netvariai išgaunamų medžiagų.

Christopher Howe iš Cambridge'o universiteto su kolegomis iš aliuminio ir skaidraus plastiko sukonstravo maždaug AA elemento dydžio konteinerį ir viduje apgyvendino koloniją cianobakterijų Synechocystissp. PCC 6803 – dažniausiai vadinamų tiesiog melsvadumbliais, kurios apšviestos atlieka fotosintezę ir išskiria deguonį.

Įrenginys ant komandos nario Paolo Bombelli namo palangės prabuvo 2021 metų covid-19 lokdauną, ir liko nuo vasario iki rugpjūčio. Tarp anodo ir katodo jis kūrė nuolatinę srovę, maitinusią ARM mikroprocesorių.

Kompiuteris 45 minutes skaičiuodavo sveikų skaičių sekų sumas, taip sukurdamas apkrovą, kuriai reikia 0,3 mikrovatų (µW) galios, ir tada 15 minučių praleisdavo laukimo režimu, vartojusiu 0,24 µW galią. Įrenginio srovės stiprumą matuodavo pats kompiuteris ir duomenis išsaugodavo debesų kaupykloje tyrėjams analizuoti.

Per šešis eksperimento mėnesius srovės pertrūkių nepasitaikė ir po pusmetį vykusio eksperimento cianobakterijos ir toliau generavo elektrą.

Howe pateikė dvi tokio srovės šaltinio atsiradimo idėjas. Arba cianobakterijos elektronus kuria pačios, taip sukeldamos ir elektros srovę, arba jos sukuria sąlygas vykti cheminei reakcijai, dėl kurios srovę sukuria koroduojantis konteinerio aliumininis anodas. Kadangi per eksperimentą anodas bent kiek žymiau neaptirpo, tyrėjai mano, kad elektros srovę kuria cianobakterijos.

Tokius elementus galima kurti ir didesnius, bet kiek didesnius, dar reikia aiškintis, pabrėžia Howe'as. „Tai nėra visai paprasta, tad, šioje stadijoje užsikėlus tokį įrenginį ant stogo, aprūpinti namų elektra nepavyktų. Šiame fronte dar reikia nemažai nuveikti. Bet mažų ir vidutinių pajamų šalyse [tai galėtų veikti], pavyzdžiui, kur ir reikia mažai galios, tai labai praverstų, tarkime, aplinkos jutikliuose ar įkrauto mobilius telefonus.“

Cianobakterijos maitinasi, atlikdamos fotosintezę, o įrenginys gamina srovę net ir tamsiu paros metu, tyrėjų manymu, cianobakterijoms perdirbant maisto perteklių.

Tyrėjai eksperimentavo ir su konteineriais iš tuščių plastiko butelių ir mano, kad efektyvius prietaisus galima gaminti labai pigiai, o komerciškai juos naudoti turėtų būti galima jau po penkių metų. Be to, jie aptiko dumblių rūšis, kuriančias stipresnę elektros srovę.

Matthew Sparkes
www.newscientist.com

Žurnalo nuoroda: Energy & Environmental Science, DOI: 10.1039/D2EE00233G