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Una colonia di alghe blu-verdi può alimentare un computer per sei mesi

I ricercatori dell’Università di Cambridge sono riusciti a far funzionare un computer per sei mesi utilizzando le alghe blu-verdi come fonte di energia.

Una specie di cianobatteri chiamato Synechocystis sp. PCC 6803 – comunemente noto come “alghe blu-verdi”, che produce ossigeno attraverso la fotosintesi quando esposto alla luce solare, è stato sigillato in un piccolo contenitore di alluminio e plastica trasparente delle dimensioni di una batteria AA.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Scienze dell’energia e dell’ambiente.

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Christopher Howe dell’Università di Cambridge e colleghi affermano che generatori di energia fotosintetici simili potrebbero in futuro essere la fonte di alimentazione per una gamma di piccoli dispositivi senza la necessità di dispositivi rari e insostenibili Materiali utilizzati nelle batterie.

Il computer è stato posizionato su un davanzale in una delle case dei ricercatori durante il blocco del COVID-19 del 2021 e vi è rimasto per sei mesi, da febbraio ad agosto.

La batteria di alghe blu-verdi forniva una corrente continua attraverso il suo anodo e catodo, che alimentava un microprocessore.

Il computer ha funzionato in cicli di 45 minuti. È stato utilizzato per calcolare somme di interi consecutivi per simulare un carico di lavoro computazionale che richiedeva 0,3 microwatt di potenza e 15 minuti di standby, che richiedeva 0,24 microwatt.

Il microcontrollore ha misurato l’attuale potenza di uscita del dispositivo e ha archiviato questi dati nel cloud affinché i ricercatori potessero analizzarli.

Howe propone che ci sono due possibili teorie per la fonte di energia. O i batteri producono elettroni stessi, creando una corrente, oppure creano condizioni in cui un anodo di alluminio nel contenitore si corrode in una reazione chimica che produce elettroni.

L’esperimento è proseguito senza alcun deterioramento significativo dell’anodo, portando i ricercatori a credere che i batteri generino la maggior parte della corrente.

Sono necessarie ulteriori ricerche

Howe afferma che l’approccio potrebbe essere ampliato, ma sono necessarie ulteriori ricerche per scoprire fino a che punto. Spiega che metterne uno sul tetto non fornirà energia sufficiente per la tua casa. Ma nelle aree rurali dei paesi a basso e medio reddito, in applicazioni in cui una piccola quantità di energia potrebbe essere vantaggiosa, come B. sensori ambientali o ricarica di un telefono cellulare.

Il batterio si nutre durante la fotosintesi e la batteria può continuare a produrre elettricità durante i periodi di oscurità. I ricercatori ritengono che ciò sia possibile perché i batteri elaborano il cibo in eccesso.

I ricercatori ritengono che dispositivi efficaci potrebbero essere prodotti a basso costo e che le applicazioni commerciali saranno possibili entro cinque anni.

Hanno anche trovato altre specie di alghe che creano correnti più elevate.

Quindi sembra che presto useremo le alghe come fonte di energia vivente, proprio come le macchine usavano gli esseri umani come batterie nella matrice.

Riepilogo dello studio:

Per alimentare la rete di dispositivi elettronici nota come Internet delle cose sono necessarie fonti di energia elettrica sostenibili, convenienti e decentralizzate. Il consumo di energia per un singolo dispositivo IoT è modesto e va da μW a mW, ma il numero di dispositivi IoT ha già raggiunto molti miliardi e dovrebbe crescere fino a un trilione entro il 2035, richiedendo un gran numero di fonti di alimentazione portatili (ad es. batteria o un raccoglitore di energia). Le batterie si basano in gran parte su materiali costosi e non sostenibili (ad es. elementi di terre rare) e alla fine si esauriranno. I raccoglitori di energia esistenti (ad es. energia solare, temperatura, vibrazioni) hanno una durata maggiore, ma possono avere effetti ambientali negativi (ad es. nella produzione di impianti fotovoltaici vengono utilizzati materiali pericolosi). Qui descriviamo un sistema di raccolta di energia bio-fotovoltaico che utilizza microrganismi fotosintetici su un anodo di alluminio in grado di alimentare un Arm Cortex M0+, un microprocessore ampiamente utilizzato nelle applicazioni Internet-of-Things. L’energy harvester proposto ha utilizzato Arm Cortex M0+ per sei mesi in un ambiente domestico con luce ambientale. Di dimensioni paragonabili a una batteria AA, è realizzata con materiali comuni, durevoli, economici e ampiamente riciclabili.

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