Zwitsers onderzoeksteam ontwikkelt levende batterij uit schimmels
Een duurzame batterij op basis van het metabolisme van twee soorten schimmels zou gebruikt kunnen worden om omgevingscondities te monitoren. Temperatuur, vochtigheid en andere waarden kunnen tot 65 uur lang worden verzameld voordat de batterij begint te ontbinden.
Een team onderzoekers van de Zwitserse Federale Laboratoria voor Materiaalwetenschap en Technologie (Empa) heeft een nieuw type energieleverancier bedacht: een 3D-geprinte batterij van cellulose die is gebaseerd op het metabolisme van schimmels en na verloop van tijd biologisch afbreekbaar wordt.
Geen zorgen, je hoeft geen paddenstoelen in je mobiel te stoppen. Het doel van het onderzoek is om duurzamere oplossingen te ontwikkelen voor het monitoren van milieuomstandigheden. De batterij levert niet veel energie. Het zou echter genoeg moeten zijn om bijvoorbeeld temperatuursensoren voor het monitoren van afgelegen bossen of velden een paar dagen van stroom te voorzien.
Hoe werkt deze "paddenstoelenbatterij"?
De schimmelsporen worden geïntegreerd in geleidende inkt op basis van cellulose. Deze massa kan met een 3D-printer worden gebruikt om elektroden te maken waarop de schimmels zich kunnen vermenigvuldigen. De schimmel Saccharomyces cerevisiae (een gist) groeit aan de anodezijde en maakt elektronen vrij door zijn metabolisme. De kathode wordt gevormd door Trametes pubescens (een witrotschimmel), die de elektronen vasthoudt. Hierdoor ontstaat een kleine stroom - de onderzoekers noemen dit een microbiële brandstofcel.
Bron: Empa
De onderzoekers stellen dat de batterij gedurende meerdere dagen tussen de 300 en 600 millivolt kan produceren en drie tot 20 μA (microampère) kan leveren. Vier van deze parallel geschakelde batterijen zouden een energiebesparende sensor tot 65 dagen moeten kunnen laten werken. Gedurende deze tijd kan hij gegevens verzamelen over temperatuur, vochtigheid of CO2-concentratie. De sensor die de batterij voedt is echter niet biologisch afbreekbaar.
Bron: Empa
Om de prestaties van de batterij te meten, werden de elektroden in een niet-afbreekbare plexiglas kamer geplaatst. In praktische toepassingen wordt echter een behuizing van natuurlijke bijenwas gebruikt. Deze kan volledig worden afgebroken: Na drie weken waren er bij de testen alleen nog maar fragmenten over. Schellak, een natuurlijke hars die door luizen wordt geproduceerd, wordt gebruikt als lijm om de afzonderlijke onderdelen in de behuizing vast te zetten.
Wat voor ander onderzoek is er op dit gebied?
De achtergrond van het onderzoek is de grote vraag naar elektronische apparaten voor milieumonitoring - zowel voor onderzoek als voor de landbouw. Duurzame en efficiënt produceerbare oplossingen moeten de hoeveelheid niet-recycleerbaar elektronisch afval verminderen.
Microbiële brandstofcellen zijn geen nieuwe uitvinding. Ze maken bijvoorbeeld ook gebruik van fotosynthese. Schimmelbrandstofcellen zijn ook niet nieuw, maar volgens de auteurs van het onderzoek zijn ze er voor het eerst in geslaagd om twee soorten schimmels te combineren en gebruik te maken van hun verschillende metabolische capaciteiten. Dergelijke brandstofcellen zijn over het algemeen ook geschikt voor biomedische diagnostische toepassingen (bijvoorbeeld endoscopische diagnostische capsules in de maag of darm).
Verder informatie is te vinden hier. Je kunt de volledige studie hier lezen.
Voelt zich net zo thuis voor de spelcomputer als in de hangmat in de tuin. Houdt onder andere van het Romeinse Rijk, containerschepen en sciencefictionboeken. Bovenal speurt hij naar news uit de IT-sector en slimme dingen.