Компьютер проработал полгода от колонии сине-зеленых водорослей
Сине-зеленые водоросли, закрытые в маленьком контейнере, питали компьютер в течение шести месяцев. Подобные фотосинтетические генераторы энергии в ближайшие годы смогут стать недорогим источником питания для ряда небольших устройств без необходимости применения редких и неустойчивых материалов, используемых в батареях.
Кристофер Хоу из Кембриджского университета и его коллеги построили небольшой корпус размером с батарейку АА из алюминия и прозрачного пластика. Внутри они поместили колонию цианобактерий Synechocystis sp. PCC 6803 — широко известные как «сине-зеленые водоросли», которые производят кислород посредством фотосинтеза под воздействием солнечного света.
Устройство было помещено на подоконник в доме члена команды Паоло Бомбелли во время карантина из-за COVID-19 в 2021 году и находилось там с февраля по август. Оно обеспечивал непрерывный ток через анод и катод, которые управляли микропроцессором ARM.
Компьютер работал циклами по 45 минут, вычисляя суммы последовательных целых чисел, чтобы имитировать вычислительную нагрузку, для которой требовалось 0,3 микроватта мощности, и 15 минут в режиме ожидания, для чего требовалось 0,24 микроватта. Сам компьютер измерял выходной ток устройства, и эти данные сохранялись в облаке для анализа исследователями.
В течение шести месяцев эксперимента не было перебоев с электричеством, и в течение шести месяцев после его окончания цианобактерии продолжали производить энергию.
Хоу говорит, что есть два возможных варианта реального источника энергии. Либо цианобактерии сами производят электроны, которые создают ток, либо цианобактерии создают условия, при которых алюминиевый анод в контейнере подвергается коррозии в результате химической реакции, в результате которой образуются электроны. Поскольку эксперимент прошел без какого-либо значительного разрушения анода, исследователи полагают, что основную часть тока производят цианобактерии.
Этот подход можно расширить, говорит Хоу, но необходимы дальнейшие исследования, чтобы узнать, какой масштаб применения возможен. «Это не совсем просто, — говорит он. Поэтому установка одного такого контейнера на крыше не обеспечит ваш дом электричеством на данном этапе. На этом фронте еще многое предстоит сделать. Но [это потенциально может работать] в сельских районах стран с низким и средним уровнем дохода, например, в случаях, где небольшое количество энергии может быть очень полезным, например, датчики окружающей среды или зарядка мобильного телефона».
Цианобактерии создают пищу для себя во время фотосинтеза, и устройство даже способно продолжать производить энергию в периоды темноты, что, по мнению исследователей, возможно, потому что цианобактерии продолжают перерабатывать излишки пищи. Исследователи экспериментировали с созданием аналогичного корпуса из пустых пластиковых бутылок и считают, что эффективные устройства можно производить очень дешево, а коммерческое применение этого изобретения возможно наладить в течение пяти лет. Они также обнаружили виды водорослей, которые создают более высокое напряжение.