La “batteria cianobatterica” ​​che fornisce alimentazione ininterrotta per più di sei mesi richiede solo luce solare e acqua

Da febbraio 2021 ad agosto 2021 un dispositivo informatico è stato posizionato vicino alla finestra di casa di Paolo Bombelli, biochimico dell’Università di Cambridge, ma a differenza di un comune computer, l’azionamento di questo dispositivo non era l’energia elettrica fornita dalla rete elettrica , ma è una batteria fatta di alghe.

Questa particolare cella biofotovoltaica ha un involucro in plastica e acciaio, delle dimensioni di una batteria AA, e un anodo in alluminio. Responsabile della generazione di elettricità è un’alga chiamata “Synechocystis sp. PCC 6803” nella conchiglia, un cianobatterio appartenente al genere Synechocystis.

La caratteristica di questo cianobatterio è che può fare affidamento sulla fotosintesi per produrre durante il periodo di luce, e quando c’è luce, produrrà nutrienti in eccesso e quando l’ambiente diventa buio, continuerà a mantenere il proprio funzionamento attraverso questi nutrienti in eccesso .

La “batteria cianobatteri” è collegata al microprocessore Arm Cortex-M0+. L’area del silicio estremamente piccola, il basso consumo energetico e l’ingombro minimo del codice consentono agli sviluppatori di ottenere prestazioni a 32 bit a un prezzo di 8 bit. Il processore stesso è abbastanza efficiente dal punto di vista energetico .

Il processore, che è stato programmato per controllare il proprio lavoro dopo una serie di calcoli, ha utilizzato il dispositivo cianobatterico come unica fonte di alimentazione per mesi e mesi. Il processore funziona per 45 minuti calcolando somme intere consecutive per simulare un carico di lavoro di elaborazione, che richiede 0,3 microwatt di potenza; i successivi 15 minuti di standby richiedono 0,24 microwatt di potenza.

Sul perché la “batteria cianobatterica” ​​produca corrente elettrica, il gruppo di ricerca di cui fa parte Paolo Bombelli ha due ipotesi: una è il “modello elettrochimico”, in cui i microrganismi creano le condizioni adatte per l’anodizzazione dell’alluminio o rilasciano elettroni, e quindi generano elettricità; l’altra Uno è il “modello bioelettrochimico”, in cui gli stessi cianobatteri generano elettroni e gli elettroni vengono trasferiti all’anodo di alluminio attraverso la membrana batterica, generando così una corrente elettrica.

Poiché i ricercatori hanno scoperto che l’anodo di alluminio non è cambiato in modo significativo nell’esperimento, si ritiene che il “modello bioelettrochimico” sia più probabile. Cioè, la corrente è prodotta dai cianobatteri stessi.

Sebbene il processore non richiedesse molta energia, anche la “batteria dei cianobatteri” l’ha mantenuta senza perdita di potenza per sei mesi dell’esperimento e quando il microprocessore è stato disconnesso dopo l’esperimento, anche i cianobatteri continuano a generare elettricità.

Il microprocessore Arm Cortex M0+ ha una vasta gamma di applicazioni, che vanno dai processori nell’IoT, all’intelligenza artificiale o all’apprendimento automatico, ai sensori nei dispositivi indossabili…

Naturalmente, le “batterie cianobatteriche” non possono fornire molta energia, ma hanno un “posto utile” in scenari che richiedono solo una piccola quantità di energia, come nei sensori o nella ricarica dei telefoni cellulari. Per le persone nelle aree rurali o nei paesi a basso reddito, questa potrebbe essere un’altra fonte di elettricità.

Ancora più importante, la struttura semplice e le caratteristiche ecosostenibili di questa batteria a base biologica forniscono una nuova direzione per lo sviluppo dell’elettricità, senza la necessità di risorse come le terre rare e il litio che oggi stanno affrontando una crisi di carenza nella maggior parte delle apparecchiature di alimentazione, fintanto che la luce del sole e l’acqua, genera continuamente elettricità sulla fonte di energia.

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