Исследователи из Массачусетского университета в Амхерсте недавно анонсировали о создании биопленки, которая собирает энергию испарения и преобразует ее в электричество. Эта биопленка, о которой было объявлено в Nature Communications, может произвести революцию в мире носимой электроники, питая все — от персональных медицинских датчиков до носимой электроники.
«Это очень воодушевляющая технология», — говорит Сяомэн Лю, аспирант кафедры электротехники и вычислительной техники инженерного колледжа Университета Массачусетса в Амхерсте и ведущий автор статьи. «Это настоящая зеленая энергия, и в отличие от других источников так называемой «зеленой энергии», ее производство действительно полностью зеленое».
Дело в том, что эта биопленка — тонкий слой бактериальных клеток толщиной с лист бумаги — производится естественным путем модифицированной версией бактерии Geobacter Sulfreducens*. Известно, что G. Sulfurereducens производит электричество и ранее использовалась в «микробных батареях» для питания электрических устройств. Но такие батареи требуют надлежащего ухода за этой бактерией и постоянной подкормки. Эта новая биопленка, которая может дать столько же или даже больше энергии, чем батарея сопоставимого размера, работает непрерывно (т.к. она не является живой, следовательно ее не нужно кормить).
![](http://spectralsystems.ru/wp-content/uploads/2022/08/microbiologi.jpg)
*Грамотрицательная металл- и серовосстанавливающая протеобактерия. Палочковидная, облигатно анаэробная, неферментирующая, имеет жгутик и фимбрии IV типа, близкий родственник Geobacter metallireducens.
«Это гораздо эффективнее», — говорит Дерек Ловли, заслуженный профессор микробиологии Университета Массачусетса в Амхерсте и один из ведущих авторов статьи. «Мы упростили процесс производства электроэнергии, радикально сократив объем необходимой обработки. Мы стабильно выращиваем клетки в биопленке, а затем используем эту агломерацию клеток. Такой подход сокращает потребление энергии, упрощает все процессы и расширяет потенциальное применение».
Секрет этой новой биопленки заключается в том, что она вырабатывает энергию из влаги на вашей коже. Хотя мы ежедневно читаем истории о солнечной энергии, по крайней мере 50% солнечной энергии, достигающей земли, идет на испарение воды. «Это огромный, неиспользованный источник энергии», — говорит Джун Яо, профессор электротехники и вычислительной техники в Университете Массачусетса. Поскольку поверхность нашей кожи постоянно влажная от пота, биопленка может «подключаться» и преобразовывать энергию, заключенную в процессе испарения, в энергию, достаточную для питания небольших устройств.
«Ограничивающим фактором носимой электроники, — говорит Яо, — всегда был источник питания. Батареи разряжаются, их нужно менять или заряжать. Кроме того, они громоздки, тяжелы и неудобны». Но прозрачная, маленькая, тонкая гибкая биопленка, производящая непрерывно и стабильно электричество и которую можно носить в виде пластыря, наложенного непосредственно на кожу, решает все эти проблемы.
![](https://spectralsystems.ru/wp-content/uploads/2022/08/a0.png)
Все это работает потому, что G. Sulfurereducens растет колониями, которые выглядят как тонкие маты. Каждая бактерия соединяется со своими соседями через группу естественных нанопроводов. Затем исследователи собирают эти маты и с помощью лазера делают гравировку микросхем на пленках. После того, как пленки протравлены, они помещаются между электродами и запечатываются в гибкий, воздухопроницаемый полимер, который можно наносить непосредственно на кожу. Как только эта крошечная батарея «подключена» к вашему телу, она может питать небольшие устройства.
«Наш следующий шаг — увеличить размер этих пленок для питания более сложной электроники, которую можно носить на коже», — говорит Яо, и Лю добавляет, что одна из целей — питание целых электронных систем, а не отдельных устройств.
Источник https://www.wearabletechnologyinsights.com/articles/27360/the-bacteria-powering-a-truly-green-revolution-in-personal-electronics