Metti i batteri in ambienti ad alta densità per produrre elettricità
Sapevi che potresti generare elettricità con i batteri ? Non è ancora una fonte commercialmente valida, ma ci sono modi per raccogliere elettroni dai microbi, in particolare se si fotosintesi.
Un team di ricercatori ha appena trovato un modo per rendere i batteri fotosintetici più efficienti produttori di energia: dare loro dei “piccoli grattacieli” in cui vivere.
Pubblicando le loro scoperte su Nature Materials, i ricercatori descrivono griglie di elettrodi stampate in 3D, realizzate con nanoparticelle di ossido di metallo. Queste griglie fungono da alloggi per la fotosintesi dei cianobatteri, favorendone la crescita. L’affitto è gratuito, ma è necessario fornire la propria elettricità.
“Il nostro approccio è un passo verso la realizzazione di dispositivi di energia rinnovabile ancora più sostenibili per il futuro”, afferma l’autrice senior Dr Jenny Zhang, proprietaria di batteri e ricercatrice presso l’Università di Cambridge, nel Regno Unito.
I ricercatori hanno esaminato i batteri produttori di energia per un paio d’anni e hanno trovato modi per estrarre elettricità dalla fotosintesi. Ma questa ricerca migliora i livelli di energia precedenti di un ordine di grandezza.
“C’è stato un collo di bottiglia in termini di quanta energia si può effettivamente estrarre dai sistemi fotosintetici, ma nessuno ha capito dove fosse il collo di bottiglia”, afferma Zhang.
“La maggior parte degli scienziati presumeva che il collo di bottiglia fosse sul lato biologico, nei batteri, ma abbiamo scoperto che un collo di bottiglia sostanziale è in realtà sul lato materiale”.
Gli elettrodi dei ricercatori migliorano le prestazioni dei batteri offrendo loro un maggiore accesso alla luce solare. Sono stati stampati come colonne dense e fortemente ramificate che danno ai cianobatteri molti posti dove rilassarsi.
“Gli elettrodi hanno eccellenti proprietà di gestione della luce, come un appartamento a molti piani con molte finestre”, afferma Zhang.
“I cianobatteri hanno bisogno di qualcosa a cui possono attaccarsi e formare una comunità con i loro vicini. I nostri elettrodi consentono un equilibrio tra molta superficie e molta luce, come un grattacielo di vetro”.
Con il loro array, i ricercatori sono stati in grado di assorbire 245 microampere (µA) di corrente per centimetro quadrato di batteri. Nel loro articolo, affermano che questo si converte in una potenza potenziale di 541 milliwatt per metro quadrato, non esattamente ad alta densità energetica, ma migliore di alcuni biocarburanti commerciali.
“Sono rimasto sorpreso che siamo stati in grado di raggiungere i numeri che abbiamo fatto: numeri simili sono stati previsti per molti anni, ma questa è la prima volta che questi numeri sono stati mostrati sperimentalmente”, afferma Zhang.
“I cianobatteri sono fabbriche chimiche versatili. Il nostro approccio ci consente di attingere al loro percorso di conversione dell’energia in una fase iniziale, il che ci aiuta a capire come effettuano la conversione dell’energia in modo da poter utilizzare i loro percorsi naturali per la generazione di combustibili rinnovabili o prodotti chimici”.
