Bateria z papieru, którą napędzają… bakterie

Papier ma wyjątkowe zalety jako materiał do biosensorów: jest niedrogi, jednorazowy, elastyczny i ma dużą powierzchnię. Opierając się właśnie o te cechy papieru, grupa inżynierów z Nowego Jorku zdecydowała się stworzyć nowatorską biobaterię. Wcześniej naukowcy już zbadali i opracowali jednorazowe papierowe bioczujniki, których można byłoby użyć do niedrogiej i komfortowej diagnostyki chorób, a także do wykrywania zanieczyszczeń w środowisku. Jedyną wadą podobnych technologii jest to, że biosensory nie są zbyt czułe. By być bardziej czułymi, potrzebują one zasilania. Kierownik projektu Seokheun Choi chciał opracować papierową baterią napędzaną bakteriami, którą możnaby podłączyć do tych jednorazowych urządzeń.

Choi wraz z kolegami stworzył taką baterię drukując cienkie warstwy metali i innych materiałów na powierzchni papieru za pomocą drukarki 3D. Potem umieścili na nią liofilizowaną kulturę bakterii, które mogą przenosić elektrony poza ich komórki. Elektrony, które powstają, gdy bakterie same wytwarzają energię, przechodzą przez błonę komórkową. Następnie mogą nawiązać kontakt z elektrodami zewnętrznymi i zasilić baterię.

By aktywować taką bakterię, wystarczy trochę wody lub nawet śliny. Ona ożywi bakterie, które zaś wytwarzają wystarczającą ilość elektronów do zasilania diody emitującej światło czy kalkulatora. Niestety, tlen może wchłonąć elektrony wytwarzane przez bakterie, zanim dotrą one do elektrody, jednak, według Choi, efekt uboczny był minimalny.

Obecnie zespół inżynierów pracuje nad poprawą parametrów baterii i wydajności liofilizowanych bakterii, co umożliwi dłuższy okres przechowywania. Według Choi, wydajność mocy wymaga poprawy o około 1000 razy dla większości praktycznych zastosowań. Na razie Seokheun Choi złożył wniosek patentowy na papierowe baterie, a obecnie poszukuje partnerów przemysłowych do komercjalizacji wynalazku.