Oamenii de știință de la Universitatea din Massachusetts Amherst au dezvoltat un dispozitiv ce folosește o proteină naturală pentru a crea electricitate din umiditatea din aer.
Potrivit lor, noua tehnologie va avea implicații majore pentru viitorul energiei regenerabile, schimbării climatice şi medicinei.
Vedeţi şi: Noi suntem la un pas mai aproape să deblocăm puterea supraconductoare a grafenului
După cum s-a declarat recent în Nature, laboratoarele inginerului electric Jun Yao şi microbiologului Derek Lovely de la UMass Amherst, au creat un dispozitiv pe care îl numesc “Air-gen” sau generator alimentat de la aer, cu nanofire proteice conductoare electrice produse de microbii Geobacter (en).
Acest microb neobișnuit, ce aparține genului Geobacter, a fost remarcat pentru prima dată datorită capacității lui de a produce magnetită în absenţa oxigenului, dar, cu timpul, oamenii de știință au descoperit că el ar putea face şi alte lucruri, cum ar fi nanofire bacteriene ce conduc electricitatea.
Air-gen conectează electrozii la nanofirele proteice, astfel încât curentul electric este generat din vaporii de apă prezenți în mod natural în atmosferă.
“Noi literalmente facem electricitate doar din aer”, spune Yao (en).
“Air-gen generează energie curată 24/7 de ore”.
Vedeţi şi: Fizicienii au găsit în grafen o posibilitate de a obţine energie curată nelimitată
Lovely, ce timp de trei decenii dezvolta materiale electronice durabile bazate pe biologie, adaugă (en): “Deocamdată, aceasta este cea mai uimitoare şi interesantă aplicație a nanofirelor proteice”.
Noua tehnologie dezvoltată în laboratorul Yao este nepoluantă, regenerabilă şi la un cost scăzut.
Ea poate genera energie chiar şi în zone cu umiditate extrem de scăzută, cum ar fi deșertul Sahara.
Spre deosebire de alte forme de energie regenerabilă, inclusiv ce solară şi eoliană, ea posedă avantaje considerabile, spune Lovely.
Şi anume, datorită faptului că Air-gen nu necesită lumină solară sau vânt ea “funcționează chiar şi în interior”.
Dispozitivul Air-gen necesită doar o peliculă subţire de nanofire proteice cu o grosime mai mică de 10 microni, explică cercetătorii.
Partea de jos a peliculei se plasează pe un electrod, în timp ce un electrod mai mic, acoperă doar o partea din ea aflându-se pe partea de sus.
Pelicula absoarbe vaporii de apă din atmosferă.
O combinație dintre conductivitatea electrică şi chimia de suprafață a nanofirelor proteice, de rând cu porii dintre nanofire şi peliculă, stabilește condițiile ce generează un curent electric dintre cei doi.
Perspectivele acestei noi tehnologii şi aplicațiile ei
Cercetătorii spun că generația actuală de sisteme Air-gen sunt capabile să alimenteze dispozitive electronice mici şi ei speră să aducă în curând invenția la scară comercială.
Următorii paşi pe care ei îi planifică, includ dezvoltarea unui “patch” mic Air-gen, ce poate alimenta portabile electronice, cum ar fi monitoarele de fitness şi ceasurile inteligente, ceea ce ar trebuie să elimine cerințele pentru bateriile tradiționale.
Ei, de asemenea, speră să dezvolte Air-gen-uri aplicabile la telefoanele mobile, pentru a exclude reîncărcarea periodică.
Yao spune că (en): “Scopul final este realizarea sistemelor la scară largă.
De exemplu, tehnologia ar putea fi incorporată în vopseaua de perete ce ar putea ajuta la alimentarea casei voastre.
Sau, putem dezvolta generatoare independente de energie electrică ce furnizează energie electrică în afara rețelei.
Odată ce vom ajunge la o scară industrială de producție a firelor, mă aştep pe deplin să putem realiza sisteme mari ce contribuie major la producția de energie durabilă.”
Laboratorul va continua să îmbunătățească tehnologia pentru a o aplica în masă
Continuând să avanseze capacitățile biologice practice ale Geobacter, laboratorul lui Lovely a dezvoltat recent o nouă tulpină microbiană pentru o producție în masă mai rapidă de nanofire proteice.
“Noi am transformat E. coli într-o fabrică de nanofire proteice”, spune el (en).
“Cu acest nou proces scalabil, furnizarea de nanofire proteice nu va mai fi un blocaj pentru dezvoltarea acestor aplicaţii”.
Ei spun că descoperirea Air-gen reflectă o colaborare interdisciplinară neobișnuita.
Lovely a descoperit Geobateria în noroiul râului Potomac în urmă cu mai bine de 30 de ani.
Ulterior, laboratorul să a descoperit capacitatea sa de a produce nanofire proteice conductoare electrice.
Înainte de a veni la UMass Amherst, Yao a lucrat ani de zile la Universitatea din Harvard, unde a proiectat dispozitive electronice cu nanofire de siliciu.
Ei şi-au unit forțele pentru a vedea dacă dispozitive electronice utile ar putea fi realizate cu ajutorul nanofirelor proteice recoltate de la Geobacterie.
Xiaomeng Liu, student doctorand în laboratorul lui Yao, dezvolta dispozitive cu senzori când a observat ceva neașteptat.
El amintește (en): “Eu am văzut că atunci când nanofirele erau conectate cu electrozi într-un mod specific, dispozitivele generau curent.
Eu am realizat că expunerea la umiditate atmosferică era esențială şi că nanofirele proteice absorbeau apa, producând o variaţie de voltaj pe dispozitiv”.
Pe lângă Air-gen, laboratorul lui Yao a dezvoltat alte câteva aplicaţii cu nanofire proteice.
“Aceasta este doar începutul noii ere a dispozitivelor electronice pe bază de proteine”, a spus Yao (en).
Lasă un răspuns