La « batterie de cyanobactéries » qui fournit une alimentation électrique ininterrompue pendant plus de six mois ne nécessite que de la lumière du soleil et de l’eau

De février 2021 à août 2021, un appareil informatique a été placé près de la fenêtre de la maison de Paolo Bombelli, un biochimiste à l'Université de Cambridge, mais contrairement à un ordinateur commun, le lecteur de cet appareil n'était pas l'électricité délivrée par le réseau électrique , mais c'est une batterie faite d'algues.

Cette cellule biophotovoltaïque particulière a un boîtier en plastique et en acier, de la taille d'une pile AA, et une anode en aluminium. Responsable de la production d'électricité est une algue appelée "Synechocystis sp. PCC 6803" dans la coquille, une cyanobactérie appartenant au genre Synechocystis.

La caractéristique de cette cyanobactérie est qu'elle peut compter sur la photosynthèse pour produire pendant la période de lumière, et lorsqu'il y a de la lumière, elle produira des nutriments en excès, et lorsque l'environnement devient sombre, elle continuera à maintenir son propre fonctionnement grâce à ces nutriments en excès. .

La "batterie cyanobactérie" est connectée au microprocesseur Arm Cortex-M0+. La surface de silicium extrêmement petite, la faible consommation d'énergie et l'empreinte de code minimale permettent aux développeurs d'obtenir des performances 32 bits à un prix de 8 bits. Le processeur lui-même est assez économe en énergie .

Le processeur, qui a été programmé pour vérifier son propre travail après une série de calculs, a utilisé le dispositif cyanobactérien comme seule source d'alimentation pendant des mois. Le processeur fonctionne pendant 45 minutes en calculant des sommes entières consécutives pour simuler une charge de travail informatique, nécessitant 0,3 microwatt de puissance ; les 15 minutes suivantes en veille nécessitent 0,24 microwatt de puissance.

Quant à savoir pourquoi la "batterie cyanobactérienne" produit du courant électrique, l'équipe de recherche, dont fait partie Paolo Bombelli, émet deux hypothèses : l'une est le "modèle électrochimique", dans lequel des micro-organismes créent des conditions propices à l'anodisation de l'aluminium ou libèrent des électrons, puis génèrent de l'électricité ; l'autre L'un est le "modèle bioélectrochimique", dans lequel les cyanobactéries génèrent elles-mêmes des électrons, et les électrons sont transférés à l'anode en aluminium à travers la membrane bactérienne, générant ainsi un courant électrique.

Étant donné que les chercheurs ont découvert que l'anode en aluminium n'avait pas changé de manière significative au cours de l'expérience, on pense que le "modèle bioélectrochimique" est plus probable. Autrement dit, le courant est produit par les cyanobactéries elles-mêmes.

Bien que le processeur n'ait pas nécessité beaucoup d'énergie, la "batterie de cyanobactéries" l'a également maintenue sans perte de puissance pendant les six mois de l'expérience, et lorsque le microprocesseur a été déconnecté après l'expérience, les cyanobactéries continuent également à générer de l'électricité.

Le microprocesseur Arm Cortex M0+ a une large gamme d'applications, allant des processeurs dans l'IoT, l'intelligence artificielle ou l'apprentissage automatique, aux capteurs dans les wearables…

Bien sûr, les "batteries cyanobactériennes" ne peuvent pas fournir beaucoup d'énergie, mais elles ont une "place utile" dans les scénarios qui ne nécessitent qu'une petite quantité d'énergie, comme dans les capteurs ou le chargement des téléphones portables. Pour les habitants des zones rurales ou des pays à faible revenu, cela pourrait être une autre source d'électricité.

Plus important encore, la structure simple et les caractéristiques écologiquement durables de cette batterie biosourcée offrent une nouvelle direction pour le développement de l'électricité, sans avoir besoin de ressources telles que les éléments de terres rares et le lithium qui font face à une crise de pénurie dans la plupart des équipements d'alimentation électrique aujourd'hui, tant que la lumière du soleil et l'eau, il génère en permanence de l'électricité sur la source d'énergie.

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