Izzadjunk energiát!

A viselhető elektronikai eszközök, például egészségügyi adatokat monitorozó szenzorok energiaellátását forradalmasíthatja az a találmány, amelyet a Massachusettsi Egyetem (Amherst) kutatói mutattak be a Nature Communications folyóiratban.

Az energia kinyeréséhez két dologra van szükség: némi verítékre, amely elpárolog az ember bőréről, illetve speciális baktériumok alkotta biofilmre, amelyek képesek a párolgás energiáját megcsapolva elektromosságot előállítani. A kutatók szerint a találmányuk forradalmasíthatja a viselhető elektronikai eszközök működését, használatát.

Számos baktérium képes elektromossággá alakítani valamilyen erőforrást, ám ehhez élő baktériumokra van szükség, s egy viselhető elektronikus szenzornál például nem volna kivihető a baktériumok megfelelő táplálása. A most alkalmazott módszer azonban más: egy papírlap vékonyságban, a Geobacter sulfurreducens nevű baktériumokból spontán kialakuló biofilm folyamatosan képes energiát előállítani, s ehhez táplálni se kell a baktériumokat, mivel azok már nem élnek e felhasználásuk során. Az előállított energia nagyjából annyi (vagy még több), amit egy, a biofilm méretével megegyező nagyságú, elem tud biztosítani, ráadásul folyamatosan.

„A viselhető elektronika korlátját az áramellátás jelenti, az elemek lemerülnek, s ki kell őket cserélni, vagy fel kell őket tölteni, ráadásul nagyok és nehezek, kényelmetlen a viselésük” – magyarázta Jun Yao professzor, a kutatás egyik résztvevője. Azonban egy apró, a bőr alakját felvenni képes „elem”, amit ragtapaszként viselhet az ember, ezeket a problémákat megoldja.

Hogy is lehetséges ez? A biofilm a bőr nedvességének – vagyis a verítéknek – az elpárolgását csapolja meg. A víz párolgása alapvetően egy rendkívül nagy, ám kihasználatlan energiaforrás (a bolygónkat érő napenergia fele is nagyjából erre megy el), s mivel a bőrünk folyamatosan nedves valamennyire, ezért lehetőség nyílik ezt kihasználni is.

A nevezett baktériumok körül nanoméretű szálacskák, nanodrótok alakulnak ki, ezek révén kapcsolódnak egymáshoz a biofilmben. A biofilmből aztán megfelelő méretre vágott darabokat tudnak a szakemberek kialakítani, amelyekbe lézerrel készítik el azokat az áramköröket, amelyeket aztán elektródák közé helyeznek, majd légáteresztő polimerrétegek közé zárják, s ezt közvetlenül a bőrre lehet helyezni. A bőrre helyezett „elem” azután már képes energiával ellátni a kisebb viselhető eszközöket, pl. pulzusmérőt akkor is, ha különösebben nem izzad a viselője.

A következő feladat az, hogy még nagyobb biofilm-elemeket építsenek, amelyek összetettebb berendezések áramellátását is képesek lesznek biztosítani.