Zielone algi są w stanie zasilać komputer przez ponad 6 miesięcy!
Naukowcy przez sześć miesięcy wykorzystywali algi do zasilania niskoenergetycznego chipa komputerowego – i co ciekawe, przy użyciu wyłącznie światła i wody.
Naukowcy z University of Cambridge zamknęli kolonię sinic, powszechnie znanych jako niebiesko-zielone algi, wewnątrz metalowej obudowy wielkości baterii AA. Urządzenie zostało następnie pozostawione na parapecie, gdzie glony fotosyntetyzowały, generując niewielki prąd elektryczny, który zasilał chip ARM Cortex-M0+.
System jest wykonany z powszechnych, niedrogich i w dużej mierze nadających się do recyklingu materiałów. Oznacza to, że można go łatwo replikować, aby zasilać dużą liczbę małych urządzeń w ramach Internetu Rzeczy. Twórcy przekonują, że zaletą stosowania alg w porównaniu z tradycyjnymi bateriami lub energią słoneczną jest to, że mają one mniejszy wpływ na środowisko i mogą potencjalnie zapewniać ciągłą moc.
„Rozwijający się Internet Rzeczy potrzebuje coraz większej ilości energii i uważamy, że będzie ona musiała pochodzić z systemów, które mogą generować energię, a nie po prostu przechowywać ją jak baterie” – powiedział profesor Christopher Howe z Wydziału Biochemii Uniwersytetu Cambridge. współautor artykułu.
Dodał: „Nasze urządzenie fotosyntetyczne nie wyczerpuje się tak, jak bateria, ponieważ nieustannie wykorzystuje światło jako źródło energii”.
W eksperymencie urządzenie zostało użyte do zasilania Arm Cortex M0+, czyli mikroprocesora szeroko stosowanego w urządzeniach Internetu Rzeczy. Sprzęt pracował warunkach domowych i pół-zewnętrznych, w naturalnym świetle, a po sześciu miesiącach ciągłej produkcji energii wyniki zostały przekazane do publikacji.
„Byliśmy pod wrażeniem tego, jak konsekwentnie system działał przez długi czas — myśleliśmy, że może się zatrzymać po kilku tygodniach, ale on po prostu nadal działał” — powiedział dr Paolo Bombelli z Wydziału Biochemii Uniwersytetu Cambridge.
Glony nie potrzebują pożywienia, ponieważ w procesie fotosyntezy wytwarzają własny pokarm. I pomimo tego, że fotosynteza wymaga światła, urządzenie może nadal wytwarzać energię, kiedy jest ciemno, w oparciu o energię zmagazynowaną w ciągu dnia.
Internet rzeczy to rozległa i rozwijająca się sieć urządzeń elektronicznych — z których każde zużywa tylko niewielką ilość energii — które gromadzą i udostępniają dane w czasie rzeczywistym za pośrednictwem Internetu. Wiele miliardów urządzeń jest częścią tej sieci — od smartwatchów po czujniki temperatury w elektrowniach. Oczekuje się, że do 2035 r. liczba ta drastycznie wzrośnie. Dlatego szuka się rozwiązań, które pozwolą zasilić Internet Rzeczy.
Chociaż proces wytwarzania energii przez algi jest niezwykle nieefektywny, ponieważ rośliny pochłaniają tylko 0,25 procent energii słonecznej (w porównaniu do 20 procent pochłanianych przez panele słoneczne), zwolennicy twierdzą, że systemy energii biofotowoltaicznej mogą być tanie w produkcji i przyjazne dla środowiska. Wyobrażają sobie, że w przyszłości gigantyczne „liliowce”, które unoszą się na wodzie, mogą być pokryte glonami, aby działać jako mobilne elektrownie obok morskich farm wiatrowych.
Praca była wynikiem współpracy między University of Cambridge a Arm, firmą zajmującą się projektowaniem mikroprocesorów. Firma Arm Research opracowała ultrawydajny układ testowy Arm Cortex M0+, zbudowała płytkę i skonfigurowała interfejs chmury do gromadzenia danych przedstawiony w eksperymentach.
Badania zostały sfinansowane przez Narodowe Centrum Innowacji Biofilmów.
- Bombelli, P. et al:; "Powering a Microprocessor by Photosynthesis.’"; Energy & Environmental Science, May 2022. DOI: 10.1039/D2EE00233G;
