Računarstvo na bazi algi: Naučnici stvaraju pouzdanu i obnovljivu biološku fotonaponsku ćeliju

Istraživači su koristili široko rasprostranjenu vrstu plavo-zelenih algi da napajaju mikroprocesor neprekidno godinu dana – i brojimo – koristeći ništa osim ambijentalnog svetla i vode.

Sistem je napravljen od uobičajenih, jeftinih materijala

Njihov sistem ima potencijal kao pouzdan i obnovljiv način za napajanje malih uređaja. Sistem, po veličini uporediv sa AA baterijom, sadrži vrstu netoksičnih algi zvanih Synechocystis koje prirodno sakupljaju energiju od sunca putem fotosinteze. Sićušna električna struja koju proces generiše zatim stupa u interakciju sa aluminijumskom elektrodom i koristi se za napajanje mikroprocesora. Sistem je napravljen od uobičajenih, jeftinih materijala koji se uglavnom mogu reciklirati. To znači da se lako može replicirati stotine hiljada puta za napajanje velikog broja malih uređaja kao delova takozvanog Internet of Things (mreža fizičkih objekata —„stvari“— od kojih svaki koristi samo malu količinu energije – koji prikupljaju i dele podatke u realnom vremenu putem interneta). Istraživači kažu da će verovatno biti najkorisniji u situacijama van mreže ili udaljenim lokacijama, gde male količine energije mogu biti veoma korisne.

“Rastućem Internet of Things potrebna je sve veća količina energije i mislimo da će to morati da potiče od sistema koji mogu da generišu energiju, a ne da je jednostavno skladište kao baterije“, rekao je profesor Kristofer Hau sa Odseka za biohemiju Univerziteta u Kembridžu, jedan od autora rada.Dodao je: „Naš fotosintetički uređaj se ne troši kao baterija jer neprestano koristi svetlost kao izvor energije. U eksperimentu, uređaj je korišćen za napajanje Arm Cortex M0+, koji je mikroprocesor koji se široko koristi u uređajima Internet of Things. Radio je u kućnom okruženju i poluspoljnim uslovima pod prirodnom svetlošću i pratećim temperaturnim kolebanjima, a nakon šest meseci neprekidne proizvodnje električne energije rezultati su predati za objavljivanje. Studija je objavljena 12. maja u časopisu Energy & Environmental Science.

„Bili smo impresionirani koliko je sistem dosledno funkcionisao tokom dugog vremenskog perioda – mislili smo da će možda prestati posle nekoliko nedelja, ali nije“, rekao je dr Paolo Bombeli sa Odseka za biohemiju Univerziteta u Kembridžu, prvi autor studije. Algi nije potrebno hranjenje, jer sama stvara svoju hranu tokom fotosinteze. I uprkos činjenici da fotosinteza zahteva svetlost, uređaj može čak i da nastavi da proizvodi snagu tokom perioda mraka. Istraživači misle da je to zato što alge prerađuju deo svoje hrane kada nema svetlosti, a to nastavlja da generiše električnu struju.

Internet of Things je ogromna i rastuća mreža elektronskih uređaja – od kojih svaki koristi samo malu količinu energije – koji prikupljaju i dele podatke u realnom vremenu putem interneta. Koristeći jeftine kompjuterske čipove i bežične mreže, milijarde uređaja su deo ove mreže – od pametnih satova do senzora temperature u elektranama. Očekuje se da će ova cifra porasti na trilion uređaja do 2035. godine, za koje je potreban ogroman broj prenosivih izvora energije. Istraživači kažu da bi napajanje triliona uređaja pomoću litijum-jonskih baterija bilo nepraktično: bilo bi potrebno tri puta više litijuma nego što se proizvodi širom sveta godišnje. A tradicionalni fotonaponski uređaji su napravljeni od opasnih materijala koji imaju štetne uticaje na životnu sredinu. Rad je bio saradnja između Univerziteta Kembridž i Arm-a, kompanije koja je vodila dizajn mikroprocesora. Arm Research je razvio ultra efikasan Arm Cortex M0+ test čip, napravio ploču i postavio data-collection cloud interfejs predstavljen u eksperimentima.

zvor: Eurekalert