Naučnici su izgradili genijalni uređaj koji generira struju iz samog zraka.
Pronašli su ga u muljevitim obalama rijeke Potomac prije više od tri desetljeća: čudni „sedimentacijski organizam” koji je mogao učiniti stvari koje dosad nitko nije vidio u bakterijama, prenosi portal Sciencealert.com.
Ovaj neobični mikrob, koji pripada rodu Geobacter, prvi puta je zapažen po svojoj sposobnosti proizvodnje magnetita u odsutnosti kisika, ali su s vremenom znanstvenici otkrili da može stvarati i druge stvari, poput bakterijskih nanožica koje provode elektricitet.
Godinama, istraživači pokušavaju shvatiti načine da korisno iskoriste taj prirodni dar, i možda su upravo uspjeli s uređajem koji nazivaju Air-gen. Njihov uređaj može proizvesti struju od … pa, gotovo ničega.
„Mi doslovno radimo struju iz ničega.”, kaže inženjer elektrotehnike Jun Yao sa Sveučilišta u Massachusettsu Amherst. „Air-gen generira čistu energiju 24/7.”
Tvrdnja može zvučati kao pretjerana, ali nova studija Yao-a i njegovog tima opisuje kako generator pokretan zrakom može stvarati struju bez ičega osim prisutnosti zraka oko njega. Sve to zahvaljujući električno provodljivim proteinskim nanožicama koje proizvodi Geobacter (G. sulfurreducens, u ovom slučaju).
Potrebna samo izloženost zraku
Air-gen se sastoji od tankog sloja bjelančevinskih nanožica debljine samo 7 mikrometara, smještenog između dvije elektrode, ali i izloženog zraku.
Zbog te izloženosti, nanožičani film može adsorbirati vodenu paru koja postoji u atmosferi, omogućavajući uređaju da proizvede električnu struju koja se provodi između dviju elektroda.
Tim kaže kako je naboj vjerojatno stvoren gradijentom vlage koji stvara difuziju protona u materijalu nanožice.
“Gradijent vlage, koji je u osnovi različit od bilo čega viđenog u prethodnim sustavima, objašnjava kontinuiranu snagu napona iz naše nanožice.”
Do otkrića je došlo gotovo slučajno, kada je Yao primijetio da uređaji s kojima je eksperimentirao, kako se čini, provode električnu energiju sami od sebe.
„Vidio sam kako su, kada su nanožice kontaktirane elektrodama na konkretan način, uređaji generirali struju”, kaže Yao.
„Smatrao sam kako je izloženost atmosferskoj vlazi od ključnog značaja i da su nanožice bjelančevina apsorbirale vodu, proizvodeći naponski gradijent preko uređaja.”
Uspjeli što drugi nisu
Prethodna su istraživanja s drugim vrstama nanomaterijala, poput grafena, u velikoj mjeri proizvela samo kratke provale električne energije, od samo nekoliko sekundi.
Nasuprot tome, Air-gen proizvodi stalan napon od oko 0,5 volti, s gustoćom struje od oko 17 mikroampera po četvornom centimetru. To nije mnogo energije, ali tim kaže kako bi povezivanje više uređaja moglo proizvesti dovoljno snage za punjenje malih uređaja kao što su pametni telefoni i druga osobna elektronika – sve bez otpada, i koristiti ništa osim unutarnje vlage (čak i u suhoj regiji kao što je pustinja Sahara).
„Krajnji cilj je stvaranje velikih sustava”, kaže Yao, pojašnjavajući kako bi mogli koristiti tu tehnologiju za napajanje domova preko nanožice ugrađene u zidnu boju.
„Jednom kada dosegnemo industrijsku razinu za proizvodnju žice, u cijelosti očekujem kako možemo proizvesti velike sustave koji će dati velik doprinos održivoj proizvodnji energije”.
Ostalo za riješiti: masovna proizvodnja i primjena
Ako postoji zastoj u realizaciji tog naizgled nevjerojatnog potencijala, to je ograničena količina proizvodnje nanožice G. sulfurreducens.
Srodna istraživanja jednog tima – mikrobiologa Dereka Lovleya, koji je prvi identificirao Geobacter mikrobe osamdesetih godina – mogla bi imati rješenje za to: genetski inženjering drugih buba, poput E. coli, kako bi se izveo isti trik u masivnim zalihama.
„Preobrazili smo E. coli u tvornicu bjelančevina nanožice”, kaže Lovley.
„S ovim novim skalabilnim procesom, opskrba proteina nanožicom više neće biti usko grlo za razvitak tih aplikacija”.
Nalazi istraživanja objavljeni su u znanstvenom žurnalu Nature.
Izvor: Poslovni.hr
