Bakterije bi jednog dana mogle pogoniti robota?
Voda, plastika i spore bakterija mogle bi biti izvor energije u budućnosti. Spore upijaju vlagu i otpuštaju paru, što je navelo istraživače sa Sveučilišta Kolumbija da naprave uređaje pogonjene energijom koja se oslobađa isparavanjem.
‘Voda u prirodi je u procesu stalne transformacije koji u sebi sadrži ogromne količine energije. Do sada smo uspješno iskorištavali energiju vode koja dolazi iz oblaka, no sada bismo htjeli iskoristiti energiju vode koja odlazi u zrak procesom isparavanja,’ rekao je Ozgur Sahin, voditelj studije objavljene u časopisu Nature Communications.
‘Isparavanje je veliki izvor energije u prirodi, no potencijal isparavanja nije još iskorišten jer nije u potpunosti jasno kako to učiniti,’ dodao je Sahin.
Iako je dobivanje energije pomoću pare poznato već nekoliko stoljeća, od kada je još 1609. patentiran prvi parni stoj, kasnije korišten i u parnim lokomotivama, tehnologija razvijena od strane Sahina i njegovih studenata kao gorivo ne koristi ugljen već vodu.
Kada bakterijske spore dođu u kontakt s vodom, one povećavaju svoj volumen, što je u znanosti poznato kao higroskopija. Kada se takva spora ponovno nađe u suhom okruženju, voda ispari te se volumen iste smanji na početnu vrijednost. Ova se promjena može dogoditi u djeliću sekunde.
Kako ovaj proces produljenja i skraćivanja podsjeća na kontrakciju i opuštanje mišića, spore s plastikom su nazvane ‘higroskopijom pokretani umjetni mišići’ (eng. hygroscopy driven artificial muscle, HYDRA).
‘Dugo smo se bavili istraživanjem bakterijskih spora prije nego li se pojavila ova ideja da se njihova mehanička svojstva mogu iskoristiti u tehnološke svrhe,’ pojasnio je Sahin.
Da bi pokazali djelotvornost bakterijskih spora kao izvora energije, skupina istraživača predvođena Sahinom izradila je tri različita prototipa. Prvi od njih je vrlo jednostavan uređaj za isparavanje, kod kojeg se energija isparavanja pohranjuje u male spremnike iz kojih se kasnije može kontrolirano iskoristiti.
Drugi prototip sastoji se od kotača na kojem se nalaze kvadratni elementi prekriveni bakterijskim sporama. Pola kotača nalazi se u vlažnom području, dok se pola nalazi u suhom području. Kako vlaga povećava volumen bakterijskih spora, tako se na kotaču pojavljuje mala razlika u masi koja dovodi do rotacije kotača.
‘Jednom kada imate rotacijski uređaj, možete ga koristiti za mnogo zanimljivih stvari. Recimo, možete ga koristiti za pokretanje automobila.’
Treći prototip upravo jest ‘automobil’ pokretan isparavanjem. Postavljanjem četiri mala kotača na mobilnu platformu, koja podsjeća na karoseriju automobila, i povezivanjem gibanja kotača s bakterijskim sporama i kotača platforme, rotacija kotača s bakterijskim sporama rezultirala je linearnim gibanjem platforme.
Izgradnja prvih prototipova pogonjenih bakterijskim sporama koštala je oko 5$.
‘Ova se tehnologija lako može koristiti na udaljenim područjima, gdje ljudi nemaju pristup tradicionalnim izvorima energije,’ rekao je Michael Delay, student u Sahinovom laboratoriju.
‘Isparavanje je posebno jer se može pronaći svugdje oko nas. 70% Zemljine površine prekriveno je vodom koja stalno isparava’, dodao je Davis Goodnight, također student u Sahinovom laboratoriju.
Iako Sahinov tim navodi niz mogućih područja primjene ove tehnologije, uključujući rukavice, robotiku, baterije, proteze i generatore, sam Sahin svjestan je da je ova tehnologija daleko od primjene u svakodnevnom životu. Priključivanjem ovih uređaja na generator električne energije dobivena je energija koja se (zasad) mjeri tek u mikrovatima.
No, Sahin se nada kako je ovo tek početak i pokazatelj ogromnog potencijala tehnologije koja će, nada se tim, u budućnosti biti iskorištena u različitim područjima ljudske aktivnosti. ‘Mi smo razvili ove uređaje da pokažemo što je moguće napraviti s ovom tehnologijom. No nadamo se da naš rad može nadahnuti i druge za razvoj potpuno drugačijih tehnologija i primjenu istih u područjima kojih danas možda nismo ni svjesni.’
‘Budućnost energije i vode [na Zemlji] nije sigurna. Isparavanje ima potencijal istovremeno riješiti oba problema jer može sačuvati vodu i proizvesti energiju’, zaključio je Sahin.
Izvor: PBS