Сине-зеленые водоросли, герметично упакованные в небольшом резервуаре, в течение шести месяцев снабжали электричеством персональный компьютер. По мнению исследователей, подобные фотосинтетические генераторы энергии в самом ближайшем будущем смогут обеспечить работу целого ряда небольших устройств, не требуя при этом редких и неустойчивых материалов, используемых для производства аккумуляторных батарей.

Фотоэлектрический аккумулятор, генерирующий электроэнергию за счет работы цианей - грамотрицательных бактерий способных к фотосинтезу. P. Bombelli

Кристофер Хоу из Кембриджского университета совместно с коллегами изготовили из алюминия и прозрачного пластика небольшой корпус размером с батарейку формата АА. Внутри него была помещена колония цианобактерий Synechocystis sp. PCC 6803 – или обычных "сине-зеленых водорослей". (Эти грамотрицательные бактерии под воздействием солнечного света вырабатывают кислород в результате процесса, известного как фотосинтез.).

Устройство было размещено на подоконнике в квартире Паоло Бомбелли - одного из членов команды во время локдауна вызванного пандемией covid-19 и оставалось там с февраля по август 2021 года. Данная конструкция обеспечивала непрерывную работу компьютера собранного на базе Arm микропроцессора.

Миникомпьютер работал в циклическом режиме: 45 минут вычисляя суммы последовательных целых чисел и 15 минут в режиме ожидания, потребляя при этом 0,3 и 0,24 микроватта энергии соответственно.

На протяжения всех шести месяцев исследований не было ни одного отключения электроэнергии, и даже после завершения эксперимента цианеи продолжали вырабатывать электрический ток.

Хоу считает, что существует две наиболее вероятные гипотезы происхождения энергии. Либо бактерии сами производят электроны, либо они создают соответствующие условия, в которых алюминиевый анод корродирует в ходе химической реакции, в результате которой образуются электроны. А поскольку эксперимент прошел без какой-либо заметной деградации анода, учёные полагают, что именно бактерии продуцируют основную часть электрического тока.

Хоу утверждает, что новую технологию можно расширить, но для этого необходимо провести дополнительные исследования. "Это не совсем просто", - говорит он. "На данном этапе установка такой системы на крыше вашего дома не обеспечит его полноценным питанием. Для этого еще многое нужно сделать. Но она может работать в сельских районах стран с низкими и средними доходами, например, в тех случаях, когда небольшое количество энергии может быть очень полезным, например, для экологичных сенсоров или зарядки мобильного телефона".

Поскольку цианобактерии получают питание в процессе фотосинтеза, новая технология способна вырабатывать энергию даже в темное время суток.

Экспериментирую с созданием корпуса батарей из обычных пластиковых бутылок учёные пришли к выводу, что такие устройства будут стоить очень дёшево, а их коммерческое производство может быть налажено в течение ближайших пяти лет. В настоящий момент исследователи оттачивают технологию с другими видами водорослей, способных генерировать более мощное электрическое поле.

Источники: журнал Energy & Environmental Science, Википедиа

(DOI: 10.1039/D2EE00233G)
(https://www.bioc.cam.ac.uk/research/howe)
(https://ru.wikipedia.org/wiki/Цианобактерии)
(https://www.newscientist.com/article/2319584-computer-powered-by-colony-of-blue-green-algae-has-run-for-six-months/)