VIDEO: Bateriju od gljivica trebate hraniti

Baterija kojoj je potrebno hranjenje umjesto punjenja? To je upravo ono što su znanstvenici s istraživačkog instituta Empa, koji se nalazi u sklopu švicarskog sveučilišta ETH Zurich, postigli svojom 3D tiskanom, biorazgradivom baterijom od gljivica. 

 Živa baterija mogla bi opskrbljivati energijom senzore za poljoprivredu ili istraživanja u udaljenim regijama, a nakon što je posao obavljen, probavlja se iznutra, kao što možete vidjeti u ovom videu.

yKao dio trogodišnjeg istraživačkog projekta, koji podržava zaklada Gebert Rüf Stiftung u programu financiranja Microbials, istraživači iz Empinog laboratorija za celulozu i drvne materijale razvili su funkcionalnu gljivičnu bateriju. 

 Žive stanice ne proizvode puno električne energije, ali dovoljno za primjerice napajanje senzora temperature. Takvi se senzori koriste u poljoprivredi ili u istraživanju okoliša. Najveća prednost gljivične baterije je u tome, što za razliku od konvencionalnih baterija, ne samo da je potpuno netoksična, već je i biorazgradiva.

Strogo govoreći, ćelija nije baterija, već takozvana mikrobna goriva ćelija. Kao i sva živa bića, mikroorganizmi pretvaraju hranjive tvari u energiju. Mikrobne gorive ćelije koriste ovaj metabolizam i hvataju dio energije kao električnu energiju, a do sada su se uglavnom napajale bakterijama. 

"Prvi put smo kombinirali dvije vrste gljiva kako bismo stvorili funkcionalnu gorivu ćeliju", kaže istraživačica Carolina Reyes.

Metabolizmi dviju vrsta gljiva međusobno se nadopunjuju. Na strani anode nalazi se gljivica kvasca čiji metabolizam oslobađa elektrone. Katodu kolonizira gljivica bijele truleži, koja proizvodi poseban enzim koji omogućuje hvatanje elektrona i njihovo izvođenje iz ćelije.

Gljivice nisu "usađene" u bateriju već su sastavni dio ćelije od samog početka. Komponente gljivične baterije proizvedene su pomoću 3D printanja. To omogućuje istraživačima da strukturiraju elektrode na takav način da mikroorganizmi mogu pristupiti hranjivim tvarima što je lakše moguće.

Da bi se to postiglo, stanice gljivica se umiješaju u tiskarsku boju. Zahvaljujući velikom iskustvu njihovog laboratorija u 3D ispisu mekih materijala na biološkoj osnovi, istraživači su uspjeli proizvesti odgovarajuću tintu na bazi celuloze.

Gljivične stanice čak mogu koristiti celulozu kao hranjivu tvar i tako pomoći u razgradnji baterije nakon upotrebe. Međutim, njihov preferirani izvor hranjivih tvari su jednostavni šećeri, koji se dodaju baterijskim ćelijama.

"Možete pohraniti gljivične baterije u osušenom stanju i aktivirati ih na licu mjesta jednostavnim dodavanjem vode i hranjivih tvari", kaže Reyes.

Iako robusne gljive prežive takve suhe faze, rad sa živim materijalima predstavljao je niz izazova za istraživače. Interdisciplinarni projekt spaja mikrobiologiju, znanost o materijalima i elektrotehniku. Kako bi okarakterizirao gljivične baterije, mikrobiologinja Reyes ne samo da je morala naučiti tehnike elektrokemije, već ih je također morala prilagoditi bojama za 3D ispis.

Istraživači sada planiraju gljivičnu bateriju učiniti snažnijom i dugotrajnijom, te potražiti druge vrste gljiva koje bi bile prikladne za opskrbu električnom energijom. "Gljive su još uvijek nedovoljno istražene i nedovoljno iskorištene, osobito u području znanosti o materijalima", navodi Reyes.