Képzelje el, hogy házát egy akkumulátorral látja el, amely ugyanazokból az összetevőkből áll, mint a reggeli gabonapelyhek: cukor és vitaminok. Tudományos-fantasztikusnak tűnik, de ez egy amerikai tudóscsoport forradalmi javaslata, akik egy biológiai akkumulátort hoztak létre, amelyet közvetlenül az emberi anyagcsere ihletett.
In Mátrixaz embereket biológiai akkumulátorként használták a gépek. Szerencsére nincs szükség disztópikus jövőre a bioelektromosság hasznosításához. A folyóiratban nemrég megjelent tanulmány American Chemical Society Energy Letters azt mutatja, hogy csak két közös összetevőre van szükségünk: glükóz (cukor) és riboflavin (B2-vitamin).
Hogyan működik ez a „metabolikus akkumulátor”?
A kulcs az, hogy utánozzuk, hogyan nyernek energiát saját sejtjeink. Szervezetünk enzimeket használ, hogy hatékonyan vonja ki az energiát a glükózból. Jong-Hwa Shon, a Pacific Northwest National Laboratory munkatársa által vezetett tudósok megismételték ezt a folyamatot riboflavin közvetítőként. Egyszerűen fogalmazva:
- Ő cukor (glükóz) Üzemanyagként, energiaforrásként működik.
- A B2-vitamin (riboflavin) Elvégzi az „elektrokémiai hírvivő” feladatát. Feladata az elektronok szállítása a cukortól az akkumulátorelektródákig, így elektromos áramot hoz létre.
- Az eredmény a biokémiai áramlási akkumulátor amely a cukor kémiai energiáját hasznos elektromos árammá alakítja át.
Forradalom a költségek és a fenntarthatóság terén
Az egyik legjelentősebb előrelépés az, amit ez az akkumulátor NEM tartalmaz: nemesfémek, például platina vagy arany, amelyek a legfejlettebb üzemanyagcellák általános katalizátorai. Csak a számokra kell gondolni:
- 1 kg glükózpor: kb 20 dollár.
- 1 kg platina: kb 52 000 dollár.
A különbség elképesztő. A platina B2-vitaminnal való helyettesítése nemcsak radikálisan olcsóbbá teszi az eljárást, hanem megszabadítja a bányászat súlyos környezeti és társadalmi terheitől is. Ahelyett, hogy összetett globális ellátási láncokra támaszkodnánk a ritka fémek kinyerésére, ezekhez az akkumulátorokhoz szükséges anyagokat szó szerint meg lehetne termeszteni egy farmon.
Monumentális ugrás a hatalomban
A glükóz elemek nem teljesen új ötlet, de teljesítményük mindig is buktató volt. Itt tündököl ez a felfedezés a maga fényével.
Az új biokémiai áramlási stack eléri a 20-szor nagyobb maximális teljesítménysűrűség bármely korábbi hasonló kialakításúhoz. Ez a nagymértékű ugrás a hatékonyságban azért van, mert a riboflavin rendkívül stabil olyan lúgos körülmények között, amelyekre a glükóznak elektrolitként kell működnie.
Ez a teljesítménynövekedés döntő fontosságú, mivel ezeket az akkumulátorokat laboratóriumi kíváncsiságból olyan technológiává alakítja, amely valódi potenciállal rendelkezik az igényes alkalmazásokhoz, mint pl. lakossági energiatárolás megújuló forrásokból (nap, szél).
Egy édesebb és zöldebb jövő
A következmények óriásiak. Három jellemzővel rendelkező technológiával állunk szemben:
- Fenntartható: Bőséges, biológiailag lebomló és nem mérgező anyagokat használjon.
- Gazdasági: Megszünteti a drága és illékony fémektől való függőséget.
- Erős: Nagy teljesítménysűrűsége miatt életképes intenzív használatra.
A nem túl távoli jövőben, amikor a készülékei vagy otthonai áramra szorulnak, nem biztos, hogy drága kobalt-lítium-ion akkumulátorokra támaszkodnak, hanem édes, vitaminos megoldással „üzemelhetik”. Elegáns paradoxon: az egyik legnagyobb technológiai kihívásunk megoldása mindvégig a kamrában rejtőzhetett, és ami még mélyebb, abban, ahogy a testünk egy falatot az élethez szükséges energiává alakít át.
