Bioniczne grzybki, które dają prąd, przestają być tematem science-fiction. Naukowcy z Stevens Institute of Technology w New Jersey opracowali sposób czerpania energii elektrycznej z pieczarek, wzbogaconych o cyjanobakterie i oplecionych siatką grafenowych nanowstążek. Jak piszą w pracy naukowej, opublikowanej w czasopiśmie „Nano Letters”, pojedyncze pieczarki nie wytwarzają jeszcze zbyt dużo energii, na daną chwilę pole grzybów mogłaby co najwyżej zasilać diodę LED, w przyszłości jednak oparte na podobnej zasadzie instalacje, mogą okazać się alternatywnym, przyjaznym środowisku źródłem prądu.

Autorzy pracy postanowili wykorzystać i rozszerzyć pomysł symbiozy dwóch organizmów tak, by przynosił konkretne pożytki nie tylko im, ale i nam. W tym celu nałożyli na powierzchnię kapeluszy pieczarek spiralny pasek cyjanobakterii. Pieczarki zapewniały bakteriom oparcie, wodę i środki odżywcze, cyjanobakterie zajmowały się wytwarzaniem energii. Elektrony uwalniane dzięki procesowi fotosyntezy były następnie przechwytywane przez oplatającą pieczarkę i przylegającą od wewnątrz do warstwy bakterii, grafenową sieć. Zarówno grafen, jak i cyjanobakterie nakładano w postaci specjalnego tuszu z pomocą drukarki 3D.

W obecności światła cyjanobakterie prowadzą fotosyntezę, co pozwala wygenerować prąd o natężeniu około 65 nanoamperów. To zbyt mało, by zasilać jakiekolwiek urządzenie elektroniczne, po połączeniu dużej ilości takich prądotwórczych pieczarek można jednak realnie myśleć o zaświeceniu diody LED. Trwają prace nad zwiększeniem natężenia prądu w tym układzie, można jednak oczekiwać, że ewentualny przełom będzie wymagał poważnego rozwinięcia i udoskonalenia takiego pomysłu.

Stworzony przez nas układ, bioniczny grzybek, produkuje prąd –  mówi współautor pracy prof. Manu Mannoor. Przez zintegrowanie cyjanobakterii, które są w stanie produkować prąd z nanomateriałami, które mogą go odprowadzać, byliśmy w stanie wykorzystać właściwości obu układów i stworzyć zupełnie nowy, sztuczny system – dodał. 

Użycie pieczarek nie było przypadkowe. Choć naukowcy od dawna zdawali sobie sprawę z prądotwórczych właściwości cyjanobakterii, nie byli jednak w stanie utrzymać ich przy życiu na sztucznym podłożu. Mannoor wraz z Sudeepem Joshim wpadli na pomysł, że grzyby mogłyby rolę takiego, naturalnego podłoża spełnić. Mieli rację. Grzyby okazały się odpowiednim otoczeniem, dostarczającym cyjanobakteriom właściwe środki odżywcze – dodaje Joshi. Po raz pierwszy pokazaliśmy, że można zbudować taki hybrydowy system, wykorzystujący narzuconą różnym organizmom symbiozę – tłumaczy.

Gęsto upakowany pasek cyjanobakterii /Sudeep Joshi, Stevens Institute of Technology /Materiały prasowe

Nasze wyniki potwierdzają niezwykłe możliwości, jakie otwierają się przed tego typu bio-hybrydowymi układami – dodaje Mannoor. Niektóre bakterie mogą świecić w ciemności, inne wyczuwać toksyny, jeszcze inne produkować paliwo. Łączenie tych bakterii z nanomateriałami pozwala nam myśleć o niezwykłych zastosowaniach takich układów, choćby dla ochrony środowiska, obrony, czy ochrony zdrowia – podsumowuje. 

 

 

Źródło: rmf24, Reuters, https://www.sciencedaily.com/releases/2018/11/181107082454.htm