По мере того, как на нашей планете истощаются запасы ископаемого топлива, потребность в «чистых» источниках энергии возрастает. Учёные из Нью-Джерси нашли способ, как вырабатывать возобновляемую энергию с помощью .
Команда исследователей из в Нью-Джерси, возглавляемая Ману Манноуром и Судипом Джоши, создала бионические грибы, которые могут вырабатывать электричество. Работа началась с живых грибов и 3D-печати разветвлённого рисунка на их шляпках. Для печати учёные использовали электронные чернила, содержащие графеновые наноуглероды (чёрные) в сочетании с биочернилами, содержащими цианобактерии (зелёные).
Способность цианобактерий производить электричество хорошо известна в кругах биоинженерии. Однако исследователи были ограничены в использовании этих микробов в биоинженерных системах, потому что цианобактерии не выживают на искусственных биосовместимых поверхностях. Учёные задавались вопросом, смогут ли белые грибы, которые природно содержат богатую микробиоту, но не цианобактерии, создать правильную среду (питательные вещества, влагу, рН и температуру) для цианобактерий для производства электричества в течение длительного периода.
«Грибы в основном служат подходящим экологическим субстратом с широкими возможностями для питания цианобактерий. Мы впервые показали, что гибридная система может представлять собой искусственный симбиоз двух различных “микробиологических королевств”», — говорит Джоши.
После того, как на грибы направили свет, бактерии, находящиеся в спиральном рисунке чернил, «включились» и начали фотосинтезировать. В ходе этого процесса вырабатывались электроны, которые проходили через внешнюю мембрану. В точках на шляпке, где рисунок из биочернил пересекается с электронными чернилами, электроны попадали в проводящую сеть, образованную графеновыми наноуглеродами, которые собирают ток. В результате этого процесса генерировался ток около 65 нА.
Количества энергии, полученной из одного гриба, не хватит для питания какого-либо серьёзного устройства. Однако если использовать массив из соединённых грибов, этого будет достаточно для работы светодиода. Исследователи надеются, что в дальнейшем удастся достичь повышения производительности системы, и её можно будет использовать в биолюминесцентном освещении. Поэтому они продолжают исследования.
Ману Манноу, помощник профессора машиностроения в Стивенсе, объясняет: «Наша система — бионический гриб — производит электричество. Объединив цианобактерии, которые могут производить электричество, с наноразмерными материалами, способными собирать ток, мы смогли получить доступ к уникальным свойствам обеих систем, усилить их и создать совершенно новую функциональную бионическую систему».
Результаты этой работы могут казаться фантастическими, но подобные гибридные системы являются частью более масштабного исследования. Его цель — улучшить наше понимание биологических механизмов клеток для создания новых технологий и полезных систем в сфере обороны, здравоохранения и защиты окружающей среды.
«С помощью этой работы мы можем открыть огромные возможности для биогибридных приложений следующего поколения. Например, некоторые бактерии могут светиться, а другие — создавать топливо. Совмещая эти микробы с наноматериалами, мы могли бы создать устройства для широкого применения», — говорит Манноур.
Читайте далее:
Учёные научились получать электричество от растений
Лампа, работающая от энергии растения, — новинка Living Light из Голландии
В чём секрет грибов, светящихся в темноте?
