Любое живое существо обладает запасом энергетических веществ. Но только недавно стало возможным использовать их для работы механических устройств.
Как извлечь энергию из органики
Практически все живые существа на нашей планете используют углеводы в качестве основного источника энергии. Он не так уж плох – при окислении 1 грамма углеводов выделяется до 4 ккал энергии, а если суметь расщепить и окислить 1 грамм жира, то можно получить до 9 ккал. Проблема в том, что передать эту энергию куда-либо крайне проблематично, по крайней мере, так было до недавнего времени.
Существует много разновидностей бактерий, которые активно перерабатывают мертвую органику, выделяя при этом различные химические вещества. Не так давно ученым удалось подобрать правильную комбинацию из разновидности бактерий, состава сплава в электродах и катализаторов. Результатом стали микробные топливные элементы – устройства, генерирующие электроэнергию из переработанной органики.
Процесс выглядит так – бактерии разлагают органические вещества и расщепляют углеводы в них, в результате чего происходит химическая реакция и на поверхности катодов появляются свободные электроны. Пробегая по внешней цепи, они создают электрический ток, который затем уже можно использовать для разных целей. Виды бактерий, тип химических реакций, сплав катодов – все это может варьироваться для увеличения КПД системы. Пока что оно невелико и такой топливный элемент в сотни раз слабее обычной щелочной батарейки АА.
Перспективы данной технологии
На данный момент существуют несколько модификаций простейших роботов, которые могут перерабатывать органику и передвигаться, используя полученную энергию. Источником топлива для них служит мертвое насекомое или кусок гнилого фрукта – этого хватает, чтобы выработать около 40 мВт/ч. Совершенствуя конструкцию, можно добиться большего, но все равно органика как топливо еще очень долго будет уступать другим энергоносителям.
Но никто не мешает создать на основе этих топливных элементов установки по переработке органического мусора и пищевых отходов или, например, планктона и колоний плесени. Это поможет не только создать альтернативный источник электроэнергии, но и частично решить проблему с утилизацией отходов в крупных городах. Особенно если «научить» бактерий перерабатывать еще и пластик, над чем сейчас работают многие ученые.