У міру того, як на нашій планеті виснажуються запаси викопного палива, потреба у «чистих» джерелах енергії зростає. Вчені з Нью-Джерсі знайшли спосіб, як виробляти поновлювану енергію за допомогою .
Команда дослідників з в Нью-Джерсі, очолювана Ману Манноуром і Судіпом Джоші, створила біонічні гриби, які можуть виробляти електрику. Робота почалася з живих грибів і 3D-друку розгалуженого малюнка на їхніх капелюшках. Для друку вчені використовували електронне чорнило, яке містить графеновий нановуглець (чорний) у поєднанні з біочорнилом, яке містить ціанобактерії (зелені).
Здатність ціанобактерій виробляти електрику добре відома в колах біоінженерії. Однак дослідники були обмежені у використанні цих мікробів в біоінженерних системах, тому що ціанобактерії не виживають на штучних біосумісних поверхнях. Вчені задавалися питанням, чи зможуть білі гриби, які природно містять багату мікробіоту, але не ціанобактерії, створити правильне середовище (поживні речовини, вологу, рН і температуру) для ціанобактерій для виробництва електрики протягом тривалого періоду.
«Гриби в основному служать відповідним екологічним субстратом з широкими можливостями для харчування ціанобактерій. Ми вперше показали, що гібридна система може являти собою штучний симбіоз двох різних “мікробіологічних королівств”», — говорить Джоші.
Після того, як на гриби спрямували світло, бактерії, що знаходилися у спіральному малюнку чорнила, «включилися» і почали фотосинтезувати. Під час цього процесу вироблялися електрони, які проходили через зовнішню мембрану. У точках на капелюшку, де малюнок із біочорнила перетинався з електронним чорнилом, електрони потрапляли до провідної мережі, утвореної графеновими нановуглецями, які збирають струм. У результаті цього процесу генерувався струм близько 65 нА.
Кількості енергії, отриманої з одного гриба, не вистачить для живлення будь-якого серйозного пристрою. Однак якщо використовувати масив зі сполучених грибів, цього буде достатньо для роботи світлодіода. Дослідники сподіваються, що в подальшому вдасться досягти підвищення продуктивності системи, і її можна буде використовувати в біолюмінесцентному освітленні. Тому вони продовжують дослідження.
Ману Манно, помічник професора машинобудування у Стівенсі, пояснює: «Наша система — біонічний гриб — виробляє електрику. Об’єднавши ціанобактерії, які можуть виробляти електрику, з нанорозмірними матеріалами, які здатні збирати струм, ми змогли отримати доступ до унікальних властивостей обох систем, посилити їх і створити абсолютно нову функціональну біонічну систему».
Результати цієї роботи можуть здаватися фантастичними, але подібні гібридні структури є складовими частинами більш масштабного дослідження. Його мета — поліпшити наше розуміння біологічних механізмів клітин для створення нових технологій і корисних систем у сфері оборони, охорони здоров’я та захисту навколишнього середовища.
«За допомогою цієї роботи ми можемо відкрити величезні можливості для біогібридних додатків наступного покоління. Наприклад, деякі бактерії можуть світитися, а інші — створювати паливо. Поєднуючи ці мікроби з наноматеріалами, ми могли б створити пристрої для широкого застосування», — говорить Манноур.
Читайте далі:
Електрика з живих рослин: досвід вчених з компанії Plant-e
Лампа, що працює від енергії рослини — новинка Living Light із Голландії
Гриби можуть включатися та виключатися?
