Es gibt „grüne Energie“ und noch mehr wirklich GRÜN Energie, oder besser gesagt, blaugrüne Energie. Eine bunte Kolonie photosynthetischer Cyanobakterien, bekannt als Blaualgen, hat demnach erfolgreich einen Computermikroprozessor länger als sechs Monate mit Strom versorgt eine Studie veröffentlicht Donnerstag in der Zeitschrift Energy & Environmental Science.
Die kleine biobasierte Batteriealternative könnte als Möglichkeit dienen, kleine Elektronik ohne Seltenerdelemente und Lithiummaterialien mit Strom zu versorgen Mangelware und unter wachsender Nachfrage, so die Studienforscher. Darüber hinaus könnte das System auch dazu beitragen, die Stromkluft zu überbrücken und eine weitere Stromversorgung für Menschen in ländlichen Gebieten oder Ländern mit niedrigem Einkommen bereitzustellen, sagte der leitende Autor Chris Howeein Biochemiker an der Cambridge University, in a Pressemitteilung.
Während einer Pandemiesperre wurde das Algen-Computersystem in das Fenster eines anderen Biochemikers aus Cambridge gestellt, Zuhause von Paolo Bombelli. Es saß dort von Februar bis August 2021 und arbeitete laut Angaben die ganze Zeit Berichterstattung von Neuer Wissenschaftler. Bei den sechs weitere Monate folgen das offizielle Tests, sagten die Wissenschaftler das Algengerät und der Computer lief weiter.
Obwohl der Mikroprozessor inzwischen getrennt wurde, produziert das Cyanobakteriengerät weiterhin Strom. „Es läuft immer noch und ich hoffe, es wird noch sehr lange laufen. Gegeben Bei den richtigen Licht-, Temperatur- und Wasserbedingungen kann ich nicht vorhersagen, wann es aufhören wird “, sagte Bombelli in einer E-Mail an Gizmodo. Wozu Gizmodo sagt: Way to go microbes!
Cyanobakterien gewinnen Energie aus Sonnenlicht und machen daraus Nahrung für sich. Für diese Studie setzten die Forscher die stromliefernden Mikroorganismen (konkret Synechocystis sp.) in ein Kunststoff- und Stahlgehäuse, etwa so groß wie eine AA-Batterie, zusammen mit einer Aluminiumanode.
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Während des gesamten Experiments wurde der angeschlossene Mikroprozessor so programmiert, dass er eine Reihe von Berechnungen durchführte und dann seine eigene Arbeit überprüfte. Dies geschah in 45-Minuten-Schritten, gefolgt von 15 Minuten Standby, monatelang ununterbrochen mit der Cyanobakterien-Einheit als einziger Energiequelle.
Die Forscher schlugen zwei Hypothesen vor, wie ihr System Strom erzeugte. Im sogenannten „elektrochemischen“ Modell haben die Mikroben einfach die richtigen Bedingungen geschaffen, damit die Aluminiumanode oxidiert – oder Elektronen freisetzt, die dann eine elektrische Leistung erzeugen. Im „bioelektrochemischen“ Modell erzeugten die Cyanobakterien selbst Elektronen, die über Bakterienmembranen zur Aluminiumanode übertragen wurden und einen Strom erzeugten. Da sich die Aluminiumanode im Laufe der Zeit nicht stark zu zersetzen schien, halten die Wissenschaftler die letztere Erklärung für wahrscheinlicher als die erstere.
Obwohl die Algen auf eine Lichtquelle angewiesen sind, um sich zu ernähren, produzierte das Biosystem weiterhin genug Energie, um den Mikroprozessor im Dunkeln zu betreiben. Die Wissenschaftler führten dieses Phänomen im Wesentlichen auf Essensreste zurück. Wenn es hell war, kochten die Cyanobakterien eine Überfülle an Nahrung, und wenn es dunkel war, knabberten die Mikroorganismen an den Extras.
Der Computer, ein Mikroprozessor namens Arm Cortex-M0+, zog im Verlauf des Experiments durchschnittlich 1,05 Mikrowatt und einen elektrischen Strom von 1,4 Mikroampere bei einer Spannung von 0,72 V aus dem Cyano-Würfel. Zum Vergleich: Eine Standard-AA-Batterie beginnt ihre Lebensdauer mit 1,5 V, die mit zunehmender Nutzung abnimmt.
Obwohl die Ergebnisse des Experiments vielversprechend sind, ist es wichtig zu bedenken, dass der getestete Computerprozessor sehr wenig Energie verbraucht – er benötigt nur 0,3 Mikrowatt zum Betrieb. Für den Kontext wird sogar eine energieeffiziente LED-Glühbirne verwendet 10 Watt. Es ist mehr Forschung erforderlich, um genau zu wissen, wie stark das winzige Gerät in der Größe einer AA-Batterie skaliert werden könnte. Howe erzählt Neuer Wissenschaftler. „Einen auf Ihrem Dach zu installieren, wird zu diesem Zeitpunkt noch nicht die Stromversorgung für Ihr Haus liefern.“
Update 13.5.2022, 17:08 Uhr ET: Dieser Beitrag wurde mit zusätzlichen Kommentaren des Biochemikers und Studienforschers Paolo Bombelli aktualisiert.
