AvanTIUna biobatteria batterica che genera energia per settimane

Un team di ingegneri guidati dal professor Seokheun “Sean” Choi, membro della facoltà del Dipartimento di ingegneria elettrica e informatica del Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science della Binghamton University di New York, ha sviluppato una batteria contenente tre strati di diverse specie di batteri capaci di assorbire la luce solare e produrre elettricità per settimane. Lo studio è stato pubblicato sul Journal of Power Sources.
L’innovativa biobatteria proviene da una lunga serie di progetti del professor Choi che, insieme al suo team, da anni sperimenta dispositivi a base di carta o stoffa in grado di generare e accumulare elettricità attraverso le interazioni batteriche. Si tratta di elementi funzionali, semplici e tascabili, pensati soprattutto per alimentare l’Internet delle cose (IoT). Uno dei problemi principali di queste soluzioni, però, è la breve durata. Le unità, infatti, forniscono energia solo per qualche ora.
Nella nuova ricerca, invece, Choi e i suoi collaboratori hanno sviluppato una biobatteria “plug-and-play” che può durare per settimane. A differenza delle precedenti soluzioni, che usavano due tipi di batteri che interagivano per generare l’energia necessaria, questa nuova batteria utilizza tre specie diverse di microrganismi. Il segreto del successo è nel design.
Le tre specie di batteri sono collocate in tre camere verticali separate. In alto i batteri fotosintetici che ricavano la loro energia dalla luce solare, producendo molecole organiche destinate agli strati inferiori. I batteri della camera bassa sono quelli che generano elettricità nutrendosi di tali molecole. I batteri nello strato intermedio, infine, producono altre sostanze chimiche che migliorano il trasferimento degli elettroni. Il tutto all’interno di un sistema ampio solo 3 centimetri quadrati.
Le biobatterie si riveleranno utili soprattutto per l’IoT, cioè per tutti quei dispositivi, a volte di dimensioni molto piccole, che non hanno bisogno di molta elettricità ma che ne hanno bisogno 24 ore su 24. Si tratta di sensori spesso posti a grossa distanza da una rete elettrica e difficili da raggiungere per un’eventuale sostituzione delle batterie.
«Con l’avanzare dell’intelligenza artificiale avremo un numero enorme di dispositivi smart, stand-alone e sempre attivi su piattaforme estremamente piccole. Come alimentare questi dispositivi miniaturizzati? Le applicazioni più impegnative saranno quelle distribuite in ambienti remoti ed isolati. Non possiamo andare lì per sostituire le batterie, quindi abbiamo bisogno di raccoglitori di energia miniaturizzati», ha affermato Choi.
La versione di biobatteria sviluppata da Choi ed il suo team non genera grandi quantità di elettricità, ma la produzione potrebbe essere aumentata aggiungendo più unità e riconfigurandole in vari modi a seconda dell’uscita elettrica. Inoltre, tra i miglioramenti che i ricercatori sperano di ottenere in futuro c’è la creazione di un pacchetto in grado di galleggiare sull’acqua ed eseguire l’autoguarigione per riparare automaticamente i danni subiti in ambienti difficili.