يمكن أن يكون لفطريات الخميرة والعفن الأبيض دور صغير ولكنه عبقري في تحول الطاقة.
يمكن استخدام الفطريات لتشغيل البطاريات في المناطق النائية بفضل تقدم جديد حققه باحثون سويسريون.
إن اختراعهم للبطارية الفطرية مطبوع بتقنية ثلاثية الأبعاد – مع خلط الخلايا الفطرية في حبر الطباعة – ويتمتع بميزة فريدة تتمثل في كونه قابلاً للتحلل الحيوي. بمجرد أن تؤدي البطارية غرضها، تقوم بهضم نفسها من الداخل.
إنه يضيف إلى مجموعة الأبحاث المتنامية التي تستخدم الفطريات – مملكة الحياة الشاسعة و”غير المستغلة” – لصنع كل شيء من أجسامنا. ملابس و منازل، ل بدائل اللحوم.
إليكم كيفية قدرة البطارية الفطرية، التي تم تطويرها في المختبرات الفيدرالية السويسرية لعلوم وتكنولوجيا المواد (Empa)، على توليد الكهرباء.
تعرف على البطارية الحية التي تحتاج إلى التغذية
بالمعنى الدقيق للكلمة، يوضح باحثو إمبا أن البطارية عبارة عن خلية وقود ميكروبية.
مثل جميع الكائنات الحية، تقوم الكائنات الحية الدقيقة بتحويل العناصر الغذائية إلى طاقة. تستفيد خلايا الوقود الميكروبية من عملية التمثيل الغذائي هذه وتلتقط جزءًا من الطاقة كهرباء.
تقول كارولينا رييس، الباحثة في إمبا: “للمرة الأولى، قمنا بدمج نوعين من الفطريات لإنشاء خلية وقود فعالة”.
على الجانب السلبي (أو الأنود) من “البطارية” توجد فطريات الخميرة التي يطلق استقلابها الإلكترونات. ويكمله فطر العفن الأبيض على الجانب الموجب (الكاثود) الذي ينتج إنزيمًا خاصًا، يسمح للإلكترونات بالتقاطها وإخراجها من الخلية.
تتغذى الفطريات على السكريات البسيطة التي تضاف إلى بطارية الخلايا. يوضح رييس: “يمكنك تخزين البطاريات الفطرية في حالة جافة وتنشيطها في مكانها بمجرد إضافة الماء والمواد المغذية”.
كيف يتم تصنيع البطاريات الفطرية؟
لا يتم “زرع” الفطريات في البطارية، إذا جاز التعبير، ولكنها جزء من أساسها المادي منذ البداية.
إنها مطبوعة ثلاثية الأبعاد لهيكلة الأقطاب الكهربائية بطريقة محددة تتيح للكائنات الحية الدقيقة الوصول بسهولة إلى العناصر الغذائية. يتم خلط الخلايا الفطرية في حبر الطباعة، وهذا ليس بالأمر السهل بالنسبة للباحثين متعددي التخصصات.
يقول غوستاف نيستروم، رئيس مختبر السليلوز والمواد الخشبية في إمبا: “من الصعب بما فيه الكفاية العثور على مادة تنمو فيها الفطريات بشكل جيد”.
“ولكن يجب أيضًا أن يكون من السهل قذف الحبر دون قتل الخلايا – وبالطبع نريده أن يكون موصلاً للكهرباء و قابلة للتحلل“.
وبفضل خبرة مختبرهم الواسعة في الطباعة ثلاثية الأبعاد للمواد الحيوية الناعمة، تمكن الفريق من إنتاج حبر مناسب يعتمد على السليلوز. يمكن للخلايا الفطرية أيضًا استخدام السليلوز كمواد مغذية إضافية، وبالتالي تساعد على تحطيم البطارية بعد الاستخدام.
أين يمكن استخدام البطاريات الفطرية؟
لا تزال الإلكترونيات الكبيرة التي تعمل بالفطر أمرًا مبالغًا فيه، حيث أن هذه الخلايا الحية لا تنتج قدرًا كبيرًا من الكهرباء.
لكنها يمكن أن توفر ما يكفي لتشغيل درجة الحرارة الاستشعار لعدة أيام، على سبيل المثال، للزراعة أو البحث في المناطق النائية.
ولم يصل الباحثون بعد إلى الإمكانات الكاملة للفطريات.
“الفطريات لا تزال غير مدروسة وغير مستغلة بشكل كافٍ، خاصة في مجال علم المواد،” يتفق رييس ونيستروم.
ويخطط الباحثون الآن لجعل البطارية الفطرية أكثر قوة وأطول عمرًا، وللبحث عن أنواع أخرى من الفطريات التي يمكنها توفير الكهرباء.
