Doldurulmaq əvəzinə qidalanmaya ehtiyacı olan bir batareya? Empa tədqiqatçılarının 3D çap edilmiş, bioloji parçalana bilən göbələk batareyası ilə əldə etdikləri məhz budur. Yaşayış batareyası kənd təsərrüfatı və ya uzaq bölgələrdə tədqiqat üçün sensorları enerji ilə təmin edə bilər. İş bitdikdən sonra içəridən özünü həzm edir. Tədqiqat ACS Sustainable Chemistry & Engineering jurnalında dərc olunub .

Bitkilərdən daha çox heyvanlarla əlaqəli olan göbələklər çox böyük bir çeşidi əhatə edir. Burada hər şeyi tapmaq olar: yeməli göbələklərdən kiflərə, təkhüceyrəli həyatdan tutmuş yer üzündəki ən böyük orqanizmə, xəstəlik törədən patogenlərdən dərman istehsal edən super qəhrəmanlara qədər. İndi, Empa tədqiqatçıları göbələklərin başqa bir qabiliyyətini əldə etdilər: elektrik enerjisi yaratmaq.

Üç illik tədqiqat layihəsi çərçivəsində Empa-nın Sellüloza və Taxta Materialları laboratoriyasının alimləri işləyən göbələk batareyası hazırlayıblar. Canlı hüceyrələr çoxlu elektrik enerjisi istehsal etmirlər, lakin məsələn, bir neçə gün ərzində bir temperatur sensorunu işə salmaq üçün kifayət qədər enerji yaradırlar. Belə sensorlar kənd təsərrüfatında və ya ekoloji tədqiqatlarda istifadə olunur. Mantar batareyasının ən böyük üstünlüyü: Adi batareyalardan fərqli olaraq, o, nəinki tamamilə toksik deyil, həm də bioloji parçalana bilir.

Printerdən gələn göbələklər

Düzünü desək, hüceyrə batareya deyil, mikrob yanacaq hüceyrəsi deyilən bir hüceyrədir. Bütün canlılar kimi mikroorqanizmlər də qida maddələrini enerjiyə çevirir. Mikrob yanacaq hüceyrələri bu metabolizmdən istifadə edir və enerjinin bir hissəsini elektrik enerjisi kimi tutur. İndiyə qədər onlar əsasən bakteriya ilə işləyirdilər.

https://www.youtube.com/embed/SbtMaItruXc?color=whiteMikrobiologiya elektrik mühəndisliyi ilə birləşir

Empa tədqiqatçısı Karolina Reyes deyir: “Biz ilk dəfə olaraq iki növ göbələyi birləşdirərək işlək yanacaq hüceyrəsi yaratdıq”. İki növ göbələklərin metabolizmi bir-birini tamamlayır: Anod tərəfində metabolizmi elektronları buraxan maya göbələyi var. Katod, elektronların tutulmasına və hüceyrədən çıxarılmasına imkan verən xüsusi bir ferment istehsal edən ağ çürük göbələk tərəfindən kolonizasiya olunur.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=2793866484&adk=1121470953&adf=746485419&pi=t.ma~as.2793866484&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1736487965&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2025-01-3d-fungal-fuel-cell-biodegradable.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMxLjAuNjc3OC4yNjYiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJOb3RfQSBCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1736487964881&bpp=1&bdt=125&idt=165&shv=r20250108&mjsv=m202501070101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Dfdc40d724f2dca57%3AT%3D1735367325%3ART%3D1736487697%3AS%3DALNI_MYStQ6fUQQQLyo5Z7z1h-XhXcWBtA&gpic=UID%3D00000f80eacffadc%3AT%3D1735367325%3ART%3D1736487697%3AS%3DALNI_MYaOugky0UawScoidzfbXof3-N-iw&eo_id_str=ID%3De43bb863646b60b8%3AT%3D1735367325%3ART%3D1736487697%3AS%3DAA-AfjbQoPwZqH28q9IwcCLRSzzg&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=7824444235492&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=2294&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95348682%2C95349405%2C95350246%2C31089587%2C95347433&oid=2&pvsid=2912114567732364&tmod=948085592&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=169

Göbələklər akkumulyatorun içinə “əkilmir”, lakin əvvəldən hüceyrənin ayrılmaz hissəsidir. Göbələk batareyasının komponentləri 3D çapdan istifadə etməklə istehsal olunur. Bu, tədqiqatçılara elektrodları elə strukturlaşdırmağa imkan verir ki, mikroorqanizmlər qida maddələrinə mümkün qədər asanlıqla daxil ola bilsinlər. Bunun üçün göbələk hüceyrələri çap mürəkkəbinə qarışdırılır.

Sellüloza və Taxta Materialları laboratoriyasının rəhbəri Qustav Nyström deyir: “Göbələklərin yaxşı inkişaf etdiyi material tapmaq kifayət qədər çətindir”. “Ancaq mürəkkəb həm də hüceyrələri öldürmədən asanlıqla çıxarılmalıdır – və əlbəttə ki, biz onun elektrik keçirici və bioloji parçalana bilən olmasını istəyirik.”

Laboratoriyalarının yumşaq, bio-əsaslı materialların 3D çapı üzrə geniş təcrübəsi sayəsində tədqiqatçılar sellüloza əsasında uyğun mürəkkəb istehsal edə bildilər. Göbələk hüceyrələri hətta sellülozadan qida maddəsi kimi istifadə edə bilir və beləliklə, istifadədən sonra batareyanın parçalanmasına kömək edir. Bununla belə, onların üstünlük verdiyi qida mənbəyi batareya hüceyrələrinə əlavə edilən sadə şəkərlərdir. “Siz göbələk batareyalarını qurudulmuş vəziyyətdə saxlaya bilərsiniz və sadəcə su və qida əlavə etməklə onları aktivləşdirə bilərsiniz” dedi Reyes.

Güclü göbələklər belə quru fazalardan sağ çıxsalar da, canlı materiallarla işləmək tədqiqatçılar üçün bir sıra çətinliklər yaradırdı. Fənlərarası layihə mikrobiologiya, materialşünaslıq və elektrik mühəndisliyini birləşdirir. Mantar batareyalarını xarakterizə etmək üçün təlim keçmiş mikrobioloq Reyes təkcə elektrokimya üsullarını öyrənməli deyil, həm də onları 3D çap mürəkkəblərinə uyğunlaşdırmalı idi.

Tədqiqatçılar indi göbələk batareyasını daha güclü və uzunömürlü etməyi və elektrik enerjisi ilə təmin etmək üçün uyğun olan digər növ göbələkləri axtarmağı planlaşdırırlar. Reyes və Nyström, “Göbələklər hələ də az tədqiq edilir və xüsusilə materialşünaslıq sahəsində az istifadə olunur” dedi.

Daha çox məlumat: Carolina Reyes et al, 3D Printed Cellulose-Based Fungal Battery, ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2024). DOI: 10.1021/acssuschemeng.4c05494

Jurnal məlumatı: ACS Sustainable Chemistry & Engineering Material Elmləri və Texnologiyaları üzrə İsveçrə Federal Laboratoriyaları tərəfindən təmin edilmişdir