В сердце почвы находится надежный источник энергии. Это открытие исследователей Северо-Западного университета, создавших микробный топливный элемент, способный преобразовывать биологическую активность микробов в электрическую энергию. Инновация, которая может стать поворотным моментом в питании некоторых электронных устройств.
Обещание устойчивой энергетики
Идея использования микробной активности как источника энергии это не ново. Однако то, что разработала команда Северо-Западного университета, превосходит все предыдущие ожидания. Их микробный топливный элемент размером не больше книги в мягкой обложке «сажается» в почву и собирает энергию, вырабатываемую микробами, когда они разлагают органическое вещество почвы. Концепция завораживает своей простотой: пока почва содержит углерод, топливный элемент теоретически может работать бесконечно.
Как работают эти устройства? Что ж, в конечном итоге они работают аналогично батарее с анодом, катодом и электролитом. Их уникальность заключается в использовании бактерий, которые отдают электроны близлежащим проводникам во время естественного процесса пищеварения. Результатом является чистый и возобновляемый источник энергии, который открывает новые возможности для экологической устойчивости.
Препятствия удалены
До сих пор основным препятствием на пути практического использования этих микробных топливных элементов было поддержание постоянного доступа к кислороду и воде, пока они закопаны в землю. Инновационная конструкция, созданная исследователями, с картриджем, расположенным вертикально на горизонтальном диске, решает эту проблему. Таким образом, устройство способно эффективно работать в широком диапазоне грунтовых условий: от полностью погруженного в воду до умеренно сухого. Подробности исследования я дам здесь. Опубликован в Труды ACM по интерактивным, мобильным, носимым и повсеместным технологиям.
Мощности, генерируемой этими устройствами, может быть недостаточно для питания автомобилей или смартфонов, но она идеально подходит для маломощных датчиков. Датчики, питаемые от этих топливных элементов, могут отслеживать различные элементы почвы. Который? Во-первых, влага, питательные вещества и загрязняющие вещества, способствующие технологическому подходу к точному земледелию. После установки они могут предоставлять полезные данные в течение многих лет, даже десятилетий.
Микробные топливные элементы: друзья более зеленого будущего
Прелесть этой технологии в том, что все ее компоненты легко найти в хозяйственном магазине, что исключает потенциальные проблемы с цепочкой поставок и материалами. Это приближает исследования к крупномасштабной коммерциализации, приближая мир на один шаг к будущему, в котором чистая возобновляемая энергия будет доступна каждому.
Билл Йен, выпускник Северо-Западного университета и руководитель проекта, подчеркивает важность поиска альтернатив нынешним методам энергоснабжения, особенно в будущем, когда у нас могут быть триллионы устройств. Использование традиционных батарей, богатых литий, тяжелых металлов и токсичных веществ, не является устойчивым в больших масштабах. Микробные топливные элементы предлагают экологическое и долгосрочное решение, соответствующее экологическим потребностям нашего времени.
Заключительные мысли: безграничный потенциал
Способность этих топливных элементов работать независимо от внешних условий, таких как уровень влажности почвы, имеет важное потенциальное долгосрочное воздействие. Перспектива использования автономных датчиков с низким уровнем воздействия для мониторинга различных аспектов нашей планеты открывает захватывающие сценарии для сельского хозяйства, экологии и не только.
Подобные разработки в Северо-Западном университете помогут построить будущее, в котором наша зависимость от невозобновляемых и экологически вредных источников энергии уйдет в прошлое.
