Батарейка из водорослей: как живые микроорганизмы могут заменить одноразовые батарейки

Исследователи из Кембриджского университета разработали биоэлемент, который вырабатывает электричество с помощью живых микроорганизмов. Внутри небольшого устройства находятся фотосинтезирующие цианобактерии. Они используют свет, воду и углекислый газ для роста, а часть электронов, которые появляются во время этого процесса, можно собрать и превратить в электрический ток.

Идея звучит почти фантастически: вместо обычной батарейки — живая система, которая сама поддерживает свою работу. При этом речь не о замене аккумуляторов в смартфонах или электромобилях. Мощность у такого биоэлемента пока небольшая, поэтому его рассматривают для устройств с низким энергопотреблением: датчиков, часов, пультов, сигнализаций и другой мелкой электроники.

Проектом занимается команда Кембриджского университета под руководством доктора Паоло Бомбелли и профессора Криса Хоу. Разработка началась ещё в 2006 году. За это время исследователи научились получать от цианобактерий стабильный ток, не разрушая живые клетки. Один из экспериментальных образцов работает уже больше шести лет.

Главное отличие такого биоэлемента от обычной батарейки в том, что он не просто хранит заряд, а вырабатывает электричество, пока микроорганизмы внутри остаются живыми. Днём цианобактерии получают энергию за счёт фотосинтеза. В темноте они используют накопленные вещества и тоже выделяют электроны. Поэтому устройство может работать не только на свету, но и ночью.

Учёные подчёркивают: технология не рассчитана на высокую мощность. Зато она может быть полезна там, где сейчас используют миллионы маленьких одноразовых батареек. Их сложно перерабатывать, а для производства нужны материалы, добыча которых вредит окружающей среде. Биоэлементы, по задумке разработчиков, можно делать из более доступных и частично перерабатываемых компонентов.

Сейчас команда работает над тем, чтобы превратить лабораторную разработку в реальный продукт. Для этого был создан стартап e-Pho. К проекту также присоединились биодизайнер Люсия Хирон и инженер Лифу Тан. Их задача — не просто доказать, что технология работает, а понять, как она может выглядеть в повседневных устройствах.

Один из демонстрационных примеров — цифровые часы, которые получают питание от биоэлемента. Ещё один вариант — система для ухода за растением: датчики измеряют освещённость, температуру воздуха и влажность почвы, а данные можно смотреть в приложении. Этот пример хорошо показывает потенциал технологии: биоэлемент не делает устройство мощным, но помогает ему долго работать без замены батареек.

У разработки есть и более серьёзные возможные применения. Например, автономные датчики для контроля качества воды, состояния почвы или воздуха. Такие устройства часто размещают в труднодоступных местах, где менять батарейки неудобно и дорого. Если биоэлементы смогут работать годами, они помогут сократить количество отходов и упростить обслуживание таких систем.

Для регионов с ограниченным доступом к электросети технология тоже может быть полезной. Пока она не способна заряжать телефон на уровне обычной розетки, но в будущем её можно развивать для маломощных устройств связи, мониторинга и сельского хозяйства.

Главная ценность проекта e-Pho не в том, что водоросли завтра заменят все батарейки. Важнее сам подход: электричество можно получать не только из привычных химических источников, но и из живых процессов, которые уже миллиарды лет существуют в природе. Если разработку удастся масштабировать, самые простые устройства смогут питаться от системы, которая не выбрасывается после разрядки, а продолжает жить и работать.