Cianobatteri per produrre elettricità ed alimentare piccoli dispositivi

Cianobatteri – Credits: BASF via Flickr (CC BY-NC-ND 2.0)

Biologia e tecnologia si incontrano ancora una volta nella produzione di energia elettrica tramite lo sfruttamento dei cianobatteri, una classe di microorganismi in grado di produrre energia tramite fotosintesi. Il processo è in sè noto e sperimentato da qualche anno. In Italia la ricerca condotta da Paolo Bombelli che ne pubblica i risultati sulla rivista online della Royal Society of Chemistry, mostra come sia stato possibile alimentare (e continuare a farlo) un microprocessore con relativa scheda madre, tipicamente utilizzato nei dispositivi di IoT (Internet of Things). In previsione di un ulteriore enorme diffusione di dispositivi connessi, il problema dell'alimentazione elettrica che sia prodotta a prezzi abbordabili, possibilmente non derivata da fonti fossili, batterie che usino materiali inquinanti (vuoi perché la dispersione nell'ambiente è inquinante, vuoi perché l'estrazione e la lavorazione dei metalli e delle cosiddette terre rare è insostenibile a livello ecologico ed economico), lo studio di fonti alternative di produzione elettrica è necessario per lo sviluppo di soluzioni sostenibili. Come riportato nell'abstract dell'articolo, i consumi dei dispositivi IoT variano dall'ordine dei microwatt a quello dei milliwatt e si prestano ad essere suppliti da piccoli fonti energetiche. La capacità dei cianobatteri di trasformare in energia elettrica la luce ricevuta ha dato il via alla sperimentazione di celle - batterie che catturino l'elettricità prodotta da questo processo e la rendano disponibile per alimentare questo microdispositivi. Utilizzando cianobatteri ed acqua, la sola luce ambiente ha prodotto energia sufficiente a far funzione un ARM Cortex M0+ per oltre sei mesi in un ambiente domestico con luce ambiente.

[link all'articolo originale su cell.com qui]

Sustainable, affordable and decentralised sources of electrical energy are required to power the network of electronic devices known as the Internet of Things. Power consumption for a single Internet of Things device is modest, ranging from μW to mW, but the number of Internet of Things devices has already reached many billions and is expected to grow to one trillion by 2035, requiring a vast number of portable energy sources (e.g., a battery or an energy harvester). Batteries rely largely on expensive and unsustainable materials (e.g., rare earth elements) and their charge eventually runs out. Existing energy harvesters (e.g., solar, temperature, vibration) are longer lasting but may have adverse effects on the environment (e.g., hazardous materials are used in the production of photovoltaics). Here, we describe a bio-photovoltaic energy harvester system using photosynthetic microorganisms on an aluminium anode that can power an Arm Cortex M0+, a microprocessor widely used in Internet of Things applications. The proposed energy harvester has operated the Arm Cortex M0+ for over six months in a domestic environment under ambient light. It is comparable in size to an AA battery, and is built using common, durable, inexpensive and largely recyclable materials.