Живой источник: на 3D-принтере напечатали экологичную батарейку из грибков
Как вам идея батареи, которую нужно кормить, а не заряжать? Именно этого добились исследователи из швейцарской компании Empa, создав биоразлагаемую грибковую батарею, напечатанную на 3D-принтере. Живая батарейка может питать датчики в сельском хозяйстве или исследований в отдалённых регионах. А после истечения срока службы она переваривает себя изнутри.
Царство грибов — это мир организмов, которые ближе к животным, чем к растениям, и отличается оно огромным разнообразием. В нём можно найти всё: от грибов, употребляемых в пищу, до плесени, от одноклеточных до самых больших организмов на Земле, от инфекционных угроз до источника лекарств. Исследователи из Empa отыскали у грибов ещё одну способность: вырабатывать электричество.
В ходе трёхлетнего научного проекта специалисты Empa создали работающие образцы грибной батареи. Живые клетки в ней вырабатывают не много электричества, но его хватает, к примеру, чтобы несколько суток питать датчик температуры. Такие датчики служат в сельском хозяйстве или для экологических исследований. Самое большое преимущество грибной батареи — она не только абсолютно безвредна для окружающей среды, но и разлагается естественным путём.
Строго говоря, созданный концепт — не батарея, а так называемый микробный топливный элемент. Как и все прочие живые организмы, одноклеточные грибы преобразуют свой корм в электроток. Вообще, топливные элементы с микробами внутри функционируют благодаря метаболизму (обмену веществ), превращая часть своей жизненной энергии в электричество. Но до сих пор такие изобретения в основном работали на основе бактерий.

Исследовательница из Empa Каролина Рейес рассказала, что ради создания работающих энергетических элементов они с коллегами впервые скомпоновали два вида грибков. Их обменные процессы дополняют друг друга: на аноде (электроде, от которого движутся электроны) расположен дрожжевой грибок, метаболизм которого высвобождает электроны. На катоде (электроде, к которому движутся электроны) — грибок белой гнили, поражающий древесину, который вырабатывает фермент (вещество, содействующее различным химическим реакциям), улавливающий электроны и выводящий их из батарейки.
Грибки не добавляют в живую батарейку — они изначально её неотъемлемые составляющие. Составляющие батареи формируются с помощью 3D-печати. Технология позволила изобретателям изготавливать электроды так, чтобы грибковым микроорганизмам было легче получать питательные вещества. Проще говоря, клетки грибков смешиваются с чернилами (материалом) для печати.
О поисках подходящей основы для принтерных чернил рассказал Густав Нистрём, завлабораторией.
— Нистрём.
В итоге изобретатели смогли создать необходимые чернила для принтера на базе целлюлозы. Клетки грибков используют целлюлозу в качестве питательного вещества и таким образом способствуют разложению батареи после их истощения. Короче говоря, она в итоге попросту сгнивает. Но активирующий источник питательных веществ для грибков — это сахара, которые добавляют в ранее напечатанные батарейки.
— Рейес.
Несмотря на то, что устойчивые к засухе грибы выживают и без влаги, использование живых организмов обозначило перед учёными ряд проблем. Вот почему проект потребовал знаний в микробиологии, материаловедении и электротехнике. Например, микробиологу Рейес пришлось изучать электрохимию, усовершенствуя её методы для составления чернил.

Теперь изобретатели планируют сделать грибную батарею более мощной и долговечной. А также специалисты из Швейцарии хотят подыскать другие виды грибков, которые пригодны для выработки электроэнергии. Рейес и Нистрём убеждены, что царство грибов недостаточно изучено и используется.
Царство грибов — это мир организмов, которые ближе к животным, чем к растениям, и отличается оно огромным разнообразием. В нём можно найти всё: от грибов, употребляемых в пищу, до плесени, от одноклеточных до самых больших организмов на Земле, от инфекционных угроз до источника лекарств. Исследователи из Empa отыскали у грибов ещё одну способность: вырабатывать электричество.
В ходе трёхлетнего научного проекта специалисты Empa создали работающие образцы грибной батареи. Живые клетки в ней вырабатывают не много электричества, но его хватает, к примеру, чтобы несколько суток питать датчик температуры. Такие датчики служат в сельском хозяйстве или для экологических исследований. Самое большое преимущество грибной батареи — она не только абсолютно безвредна для окружающей среды, но и разлагается естественным путём.
Строго говоря, созданный концепт — не батарея, а так называемый микробный топливный элемент. Как и все прочие живые организмы, одноклеточные грибы преобразуют свой корм в электроток. Вообще, топливные элементы с микробами внутри функционируют благодаря метаболизму (обмену веществ), превращая часть своей жизненной энергии в электричество. Но до сих пор такие изобретения в основном работали на основе бактерий.

Исследовательница из Empa Каролина Рейес рассказала, что ради создания работающих энергетических элементов они с коллегами впервые скомпоновали два вида грибков. Их обменные процессы дополняют друг друга: на аноде (электроде, от которого движутся электроны) расположен дрожжевой грибок, метаболизм которого высвобождает электроны. На катоде (электроде, к которому движутся электроны) — грибок белой гнили, поражающий древесину, который вырабатывает фермент (вещество, содействующее различным химическим реакциям), улавливающий электроны и выводящий их из батарейки.
Грибки не добавляют в живую батарейку — они изначально её неотъемлемые составляющие. Составляющие батареи формируются с помощью 3D-печати. Технология позволила изобретателям изготавливать электроды так, чтобы грибковым микроорганизмам было легче получать питательные вещества. Проще говоря, клетки грибков смешиваются с чернилами (материалом) для печати.
О поисках подходящей основы для принтерных чернил рассказал Густав Нистрём, завлабораторией.
Найти материал, внутри которого разрастаются грибки, было непросто. Чернила ведь должны легко выдавливаться, не убивая при этом живые клетки, и, конечно, мы хотели, чтобы они и проводили электричество, и разлагались естественным путём
— Нистрём.
В итоге изобретатели смогли создать необходимые чернила для принтера на базе целлюлозы. Клетки грибков используют целлюлозу в качестве питательного вещества и таким образом способствуют разложению батареи после их истощения. Короче говоря, она в итоге попросту сгнивает. Но активирующий источник питательных веществ для грибков — это сахара, которые добавляют в ранее напечатанные батарейки.
Можно хранить грибные батареи в сухом виде и запускать их работу в нужный момент, просто добавив воду и сахар
— Рейес.
Несмотря на то, что устойчивые к засухе грибы выживают и без влаги, использование живых организмов обозначило перед учёными ряд проблем. Вот почему проект потребовал знаний в микробиологии, материаловедении и электротехнике. Например, микробиологу Рейес пришлось изучать электрохимию, усовершенствуя её методы для составления чернил.

Теперь изобретатели планируют сделать грибную батарею более мощной и долговечной. А также специалисты из Швейцарии хотят подыскать другие виды грибков, которые пригодны для выработки электроэнергии. Рейес и Нистрём убеждены, что царство грибов недостаточно изучено и используется.
- Дмитрий Ладыгин
- youtu.be/SbtMaItruXc; empa.ch
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Куда делась атомная бомба Гитлера? Физики увидели то, что упустили историки
Ученые подчеркивают: многие из громких мифов 1940-е годов, скорее всего, не выдержат проверки реальными фактами...
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Самая известная мумия Южной Америки снова «заговорила»: последние ее месяцы были очень мрачными
Археологи говорят: именно на этой жестокой практике держалась вся империя инков...
В морском льду Антарктиды протаяла дыра площадью с Португалию. Теперь ученые знают, почему
Эксперты говорят: сбой ледового ритма опасен для Мирового океана и планеты в целом...
Что будет с Азовским морем? Российские ученые просчитали четыре варианта развития событий
Исследователи объяснили, почему при любом раскладе море не будет прежним. Но каким тогда?...
За 320 миллионов лет Земля как минимум 4 раза опрокидывалась набок
Поразительное, но такое заваливание идет прямо сейчас. И геологи рассказали, как и почему это происходит...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...
Он помогал нести крест Христу: надпись на саркофаге проливает свет на библейского персонажа
2000-летний гроб был найден еще 1941 году, но ученые до сих пор не пришли к какому-то общему мнению. Почему?...
40 000-летний подводный город нашли в Турции: почему официальная наука против такой даты?
Интересно, что древний объект находится недалеко от горы Арарат, где прямо сейчас ищут легендарный Ноев ковчег...
Раскрыта 217-летняя тайна: искусственный интеллект взломал зашифрованное письмо Наполеона
Нейросети последних лет — это реальный прорыв: только за несколько недель было вскрыто более 30 безнадежных шифров...
Что случится с Сибирью к 2080 году: прогноз красноярских ученых и эксперта NASA
Арбузы вместо мерзлоты, большая ложка дегтя и открытый финал — в одном из самых обстоятельных исследований о будущем России...
Кита лечили тем, от чего обычно умирают: этот эксперимент изменил медицину
Одиннадцатилетняя белуха угасала от неизлечимой болезни, и тогда ученые пошли на рискованные опыты...
Искусственная гравитация: ученые рассказали, появится ли вообще главная фишка из фантастических фильмов в космосе
Космические инженеры знают три способа обмануть невесомость. Но пока рабочий из них только один, да и то есть нюансы...
Аура цвета индиго: как появился этот феномен и кем в итоге стали уникальные дети
Их называли будущим человечества, но чуда не случилось. Разбираемся, почему так произошло...