Ми в URSA.MEDIA вже розповідали, як батарейки масово отруюють грунт і як їх можна утилізувати. Але окрім переробки, до впровадження якої наше законодавство ще навіть не наблизилися, на Заході пропонують ще одне незвичайне рішення.
Біодизайнерка Люсія Хірон разом з кафедрою біохімії Кембриджського університету розробила прототипи батарейок на основі водоростей. Щоб виробляти електрику, такі пристрої використовують енергію фотосинтезу (процес утворення рослинами органічних речовин з води та вуглекислого газу під дією сонячного світла, в результаті чого вони виділяють кисень).
Дослідники вважають, що ця технологія може вирішити не наслідок, а саму суть проблеми – замінити одноразові батарейки на краще джерело енергії.
Як водорості можуть стати альтернативою батарейкам?
Кембриджський університет є одним із піонерів у сфері біофотовольтаїки — технології, що працює подібно до біологічних сонячних панелей, перетворюючи світло на електричний струм завдяки природним процесам у живих мікроорганізмах.
У «біоелементах» кембриджської команди такими мікроорганізмами є ціанобактерії, також відомі як синьо-зелені водорості. Електрика виробляється безперервно в процесі фотосинтезу: організми отримують енергію із сонячного світла та поглинають вуглекислий газ для росту.
Дослідники вважають, що в майбутньому ці малопотужні біоелементи можуть усунути потребу в невеликих хімічних батарейках, які використовують в багатьох повсякденних пристроях. Наприклад, пультах дистанційного керування та датчиках диму — і завдають шкоди довкіллю через видобуток сировини та утилізацію.
“Наша технологія може замінити мільйони маленьких одноразових батарейок набагато чистішим джерелом енергії — це величезна екологічна перевага і дуже перспективна можливість”, — сказав професор Кембриджського університету Кріс Гау.
Протягом останніх двох із половиною років Гау та його команда працюють із Хірон – випускницею 2023 року магістерської програми з біодизайну лондонського Central Saint Martins. Разом з інженером Ліфу Таном вона допомагає науковцям перетворювати їхні дослідження на прототипи, які демонструють технологію в дії.
Серед їхніх розробок — демонстраційна біоклітина, що представляє технологію в компактному, привабливому та зрозумілому форматі. А також радіогодинник і температурний датчик, які працюють від біофотовольтаїчних панелей.
Водорості виробляють електроенергію протягом усього свого життя
За словами Хірон у коментарі виданню Dezeen, демонстраційну комірку створили для того, щоб пояснити новій аудиторії, що таке біофотовольтаїка, водночас враховуючи потреби самих водоростей.
“Одна з цікавих суперечностей у дизайні біоелемента полягає в тому, що ти намагаєшся створити об’єкт, який поводиться як технологічний пристрій, але водночас має забезпечувати умови для життя організму. Іншими словами, потрібно проєктувати середовище, у якому організм може взаємодіяти з пристроєм”, — пояснила вона.
Саме тому водорості всередині біоелементу видно крізь прозорий корпус, який виконує одночасно функціональну й естетичну роль.
Фото: Dezeen
“Водоростям потрібне світло для фотосинтезу, – додала Хірон. – Прозорість також дозволяє людям бачити живу систему всередині, що, сподіваюся, викликає цікавість і створює відчуття зв’язку з процесом, який відбувається всередині клітини”.
Спеціальна напівпроникна мембрана забезпечує газообмін і водночас запобігає випаровуванню. Електрод усередині має ниткоподібну структуру, яка створює текстуровану поверхню для інтеграції водоростей і забезпечує тіснішу взаємодію біологічної та електричної частин системи.
Для зовнішнього вигляду команда обрала візерунок у вигляді жилок листка на передній панелі – це легко впізнаваний символ фотосинтезу. Передню панель можна зняти, а саму систему — розібрати, щоб її компоненти можна було повторно використати або переробити. Під час створення та використання біоелементу водорості не пошкоджуються й продовжують виробляти електроенергію протягом усього свого життя. У лабораторії кембриджських учених вони працюють уже шість років — і цей термін продовжує зростати.
Те саме стосується двох біофотовольтаїчних панелей: круглої, яку Хірон і команда розробили для підключення до температурного датчика, та прямокутної панелі, що вставляється у верхню частину радіогодинника. Вони демонструють, як така технологія могла б використовуватися в повсякденному житті.
Зараз біофотовольтаїчні панелі значно більші за стандартні одноразові батарейки й за розмірами можуть дорівнювати або навіть перевищувати пристрої, які вони живлять. Проте, ймовірно, вони зменшуватимуться в міру того, як науковці будуть комерціалізувати технологію через нову дочірню компанію e-Pho.
“Я думаю, що ця технологія може розвиватися у двох напрямках, — сказала Хірон. — Системи безумовно можуть ставати компактнішими в міру того, як ми краще їх розумітимемо й оптимізуватимемо. Але водночас мені здається цікавим і те, щоб не приховувати саму технологію. Біоелементи залежать від живого процесу, тому їм необхідний доступ до світла – сонячного чи штучного. Це означає, що вони, ймовірно, завжди матимуть дещо інший зв’язок із простором, у якому знаходяться”, – продовжила вона.
Багато енергетичних технологій, з якими ми взаємодіємо щодня, створені так, щоб залишатися непомітними. У випадку з біоелементами одна з можливостей полягає саме в тому, що вони роблять процес виробництва енергії видимим і формують зв’язок між людьми та живими системами, які її генерують.
Для деяких сфер застосування розмір і портативність будуть критично важливими. Але в освіті, громадському просторі та архітектурі цінністю технології може бути саме те, що вона допомагає людям зрозуміти, як виробляється енергія, зазначила Хірон.
Водорості у дизайні використовують вже не вперше. Так вже працював павільйон Канади на Венеційській архітектурній бієнале 2025 року, де мікроорганізми покривали ґратчасту конструкцію для поглинання вуглецю, а також скульптура Invisible Worlds від Studio Swine, присвячена їхньому статусу перших у світі організмів, здатних виробляти кисень у процесі фотосинтезу.
Раніше ми розповідали як США створили 3D-принтер, який дає друге життя харчовим відходам.
