Il professor Choi integra biobatterie in elettronica flessibile con stampa 3D
Negli ultimi dieci anni, il professor Seokheun “Sean” Choi dell’Università di Binghamton ha lavorato allo sviluppo di biobatterie alimentate da batteri, destinate all’uso in ambienti remoti come oceani, foreste e persino nel tratto digestivo umano. Ora, Choi si appresta a superare una nuova sfida: integrare queste celle a combustibile microbiche in dispositivi elettronici flessibili realizzati con la più recente tecnologia di stampa 3D.
Verso un’elettronica all-in-one
“La prossima generazione di elettronica sarà completamente integrata, con tutti i componenti su un’unica scheda invece di essere assemblati separatamente”, ha dichiarato Choi, professore di ingegneria elettrica e informatica presso il Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science.
Finanziamento dalla National Science Foundation
Grazie a una sovvenzione di ricerca di 550.000 dollari dalla National Science Foundation (NSF), Choi svilupperà un processo produttivo che preservi i delicati componenti biologici essenziali per la generazione di energia. L’obiettivo è creare dispositivi elettronici in cui tutti i componenti siano integrati su un unico supporto flessibile, evitando l’assemblaggio post-produzione.
Sfide nell’integrazione delle celle a combustibile microbiche
“Il problema delle celle a combustibile microbiche come fonte energetica risiede nella loro incompatibilità con l’elettronica a stato solido, poiché il liquido contenente i batteri non è adatto a tali dispositivi. Inoltre, i batteri vivi non possono sopravvivere ai processi di microfabbricazione più estremi”, ha spiegato Choi.
La soluzione delle spore batteriche inattive
Per superare queste difficoltà, Choi propone l’utilizzo di spore batteriche inattive. Queste spore, resistenti a condizioni estreme e capaci di sopravvivere per lunghi periodi, possono germinare in presenza delle giuste condizioni e produrre elettricità.
“Sono disponibili varie tecniche per la produzione di energia, come quelle meccaniche, solari o basate sulla radiofrequenza”, ha affermato. “Ritengo che le celle a combustibile microbiche siano le più idonee perché utilizzano materiali viventi in grado di autosostenersi, autoripararsi e adattarsi ai cambiamenti ambientali”.
Un futuro sostenibile per l’elettronica
Il progetto di ricerca di Choi si inserisce in una visione più ampia di un’elettronica ecocompatibile. In prospettiva, queste tecnologie potrebbero essere applicate nell’Internet delle Cose (IoT), ad esempio in sensori monouso per imballaggi alimentari o nell’agricoltura. L’anno scorso, grazie a un ulteriore finanziamento della NSF, Choi ha iniziato a sviluppare “papertronici” biodegradabili sicuri per l’ambiente.
“È fondamentale utilizzare tecnologie di raccolta energetica che permettano ai dispositivi elettronici di funzionare a lungo senza batterie, evitando così che diventino rifiuti elettronici”, ha sottolineato. “Abbiamo bisogno di un’elettronica sostenibile, non solo nei materiali impiegati, ma anche nei processi di produzione, nel funzionamento e in ogni altro aspetto”.
