«Βιογεννήτρια» παράγει ηλεκτρισμό από ανθρώπινες κινήσεις

Φανταστείτε να φορτίζετε το κινητό σας τηλέφωνο με μία γεννήτρια που είναι λεπτή όσο μια κόλλα χαρτιού και βρίσκεται ενσωματωμένη στη σόλα του παπουτσιού σας.


Η εικόνα αυτή μοιάζει με φουτουριστικό σενάριο, όμως ερευνητές από το Εθνικό Εργαστήριο Λόρενς Μπέρκλεϊ του υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ έκαναν μία σημαντική προσπάθεια για να το φέρουν πιο κοντά στην πραγματικότητα. Πέτυχαν να δημιουργήσουν ηλεκτρική ενέργεια αξιοποιώντας ακίνδυνους ιούς που μετατρέπουν τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρισμό. Οι ερευνητές κατασκεύασαν μία ηλεκτρογεννήτρια η οποία είναι σε θέση να τροφοδοτεί με επαρκή ποσότητα ηλεκτρισμού μία μικρή οθόνη υγρών κρυστάλλων. Η ηλεκτρογεννήτρια αποτελείται ουσιαστικά από ένα ηλεκτρόδιο που έχει μέγεθος όσο ένα γραμματόσημο και είναι επικαλυμμένο με γενετικά τροποποιημένους ιούς. Οταν το δάκτυλο ακουμπά και πιέζει ελαφρώς το ηλεκτρόδιο, τότε οι μικροσκοπικοί οργανισμοί μετατρέπουν τη δύναμη της πίεσης σε ηλεκτρικό φορτίο, σύμφωνα με τις αρχές του λεγόμενου πιεζοηλεκτρικού φαινομένου.

Το φαινόμενο ανακαλύφθηκε το 1880 και δημιουργείται από τη συσσώρευση ηλεκτρικού φορτίου σ' ένα στερεό υλικό ως αντίδραση στη μηχανική πίεση που ασκείται πάνω του. Το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο έχει παρατηρηθεί σε κρύσταλλα, σε κεραμικά υλικά, σε οστά, πρωτεΐνες, ακόμα και στο DNA ενώ η λειτουργία μικροσκοπίων αλλά και αναπτήρων στηρίζονται στις ιδιότητές του.

Το ηλεκτρόδιο της μικρής γεννήτριας, επικαλύφθηκε από ιούς που λέγονται βακτηριοφάγοι M13. Ο συγκεκριμένος ιός έχει μήκος 880 νανόμετρα και διάμετρο 6,6 νανόμετρα. Μέσα σε διάστημα λίγων ωρών μπορεί να αναπαράγεται κατά εκατομμύρια φορές παρέχοντας έτσι ένα ανεξάντλητο απόθεμα για την παραγωγή ηλεκτρισμού.

Ο βακτηριοφάγος Μ13 είναι ακίνδυνος για τον άνθρωπο και επιτίθεται μόνο σε βακτήρια. Μπορεί με απλό σχετικά τρόπο να τροποποιηθεί γενετικά ώστε να αυξηθεί η ενεργειακή του απόδοση. Επιπλέον, ο ιός μπορεί να τοποθετηθεί με γεωμετρικό τρόπο πάνω σε έναν λεπτό υμένα σχηματίζοντας ένα βιολογικό φιλμ.

Οι επιστήμονες με επικεφαλής τον καθηγητή βιολογικής μηχανικής Σεούνγκ Γουκ Λι, δημιούργησαν αρκετά βιοφίλμ από ιούς και παρατήρησαν ότι 20 τέτοια επάλληλα βιοφίλμ είναι αρκετά για να παράξουν ένα ισχυρό πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο. Στην πράξη, οι ειδικοί τοποθέτησαν τα 20 βιοφίλμ ανάμεσα σε δύο επιχρυσωμένα ηλεκτρόδια. Η διάταξη αυτή συνδέθηκε μέσω καλωδίων με μία οθόνη υγρών κρυστάλλων και όταν ασκούνταν πάνω της δύναμη από την πίεση του δακτύλου, το πλήθος των ιών που βρισκόταν στα 20 βιοφίλμ παρήγε ρεύμα εντάσεως μέχρι 6 νανοαμπέρ.

Αυτό το ενεργειακό φορτίο που αντιστοιχεί στο ένα τέταρτο της τάσης μίας μπαταρίας ΑΑΑ ήταν αρκετό για να δουλέψει η οθόνη. Οι επιστήμονες δημοσίευσαν το αποτέλεσμα της εργασίας τους στην επιθεώρηση «Nature Nanotechnology» και ανέφεραν ότι απαιτείται περαιτέρω έρευνα για την εξέλιξη της γεννήτριας που δημιούργησαν ώστε να καταστεί εφικτό να δημιουργηθεί στο άμεσο μέλλον μία νέα γενιά φορητών συσκευών οι οποίες χάρη στο μικρό και ευπροσάρμοστο μέγεθός τους θα μπορούν να ενσωματώνονται στα ρούχα για να φορτίζουν κινητά τηλέφωνα. Πολύ περισσότερο, λένε οι ειδικοί, η συγκεκριμένη «βιογεννήτρια» θα ανοίξει τον δρόμο για την κατασκευή άλλων συσκευών που θα αξιοποιούν κάθε είδους κινήσεις, απο το άνοιγμα μιας πόρτας μέχρι το περπάτημα, για να παράγουν ηλεκτρισμό.

tanea.gr