Trung Quốc chế tạo thành công pin sinh học thân thiện với môi trường

Các nhà khoa học Trung Quốc vừa công bố một loại pin sinh học mới được tạo ra từ việc kết hợp vi sinh vật với nước biển nhằm chuyển đổi ánh sáng thành đường, sau đó sử dụng đường để tạo ra điện.

Công trình nghiên cứu do Phòng thí nghiệm trọng điểm Nhà nước Trung Quốc về Tài nguyên Vi sinh vật, Viện Năng lượng Sinh học và Công nghệ xử lý sinh học Thanh Đảo, Viện Công nghệ Sinh học công nghiệp Thiên Tân (thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc) phối hợp thực hiện - đã được xuất bản trên tạp chí Nature Communications.

Loại pin sinh học này có thể cung cấp tối đa 380 microwatt và hoạt động ổn định trong hơn một tháng, phù hợp với các cơ sở sử dụng năng lượng cực thấp. Hiện tại, hiệu suất của pin không thể sánh bằng quang điện bán dẫn nhưng sản phẩm này có ưu điểm thân thiện với môi trường và tiết kiệm chi phí hơn.

Theo nhà nghiên cứu Zhu Huawei đến từ Phòng thí nghiệm Trọng điểm Nhà nước Trung Quốc về Tài nguyên Vi sinh vật, pin đại dương sinh học thu nhỏ được lấy cảm hứng từ tảo lục lam, còn được gọi là vi khuẩn lam, là sinh vật sản xuất chính trong hệ sinh thái vi sinh vật biển. Chúng hấp thụ năng lượng mặt trời và carbon dioxide cố định để sản xuất chất hữu cơ. Thông qua đó, năng lượng mặt trời được chuyển cho các electron và lưu trữ trong chất hữu cơ.

Sau khi phân hủy, một số chất hữu cơ lắng xuống trầm tích dưới đáy biển, nơi chúng trở thành dinh dưỡng cho vi sinh vật và tham gia vào quá trình trao đổi chất của chúng. Năng lượng mặt trời là động lực chính trong các chu trình sinh địa hóa này.

Để tăng hiệu suất, các nhà khoa học đã chế tạo một thiết bị đặc biệt thực hiện chu trình này trong một viên pin. Nhóm nghiên cứu đã đưa bốn loài vi sinh vật (bao gồm cả tảo lục lam) vào một thiết bị chứa đầy nước biển để mô phỏng cấu trúc của hệ sinh thái vi sinh vật, trong đó, một loài đóng vai trò là sinh vật sản xuất chính, một loài là sinh vật đóng vai trò phân hủy chính và hai loài còn lại là sinh vật tiêu thụ cuối cùng.

Đầu tiên, sinh vật sản xuất tạo ra đường sucrose thông qua quang hợp. Sau đó, sinh vật phân hủy phá vỡ đường sucrose thành lactate. Tiếp theo, các sinh vật tiêu thụ tiếp tục phân hủy lactate và cuối cùng tạo ra điện.

Với năng lượng mặt trời là đầu vào duy nhất, loại pin sinh học này thậm chí có tiềm năng hoạt động trên sao Hỏa, miễn là có nước, carbon dioxide và khoáng chất. Hiện nay, nhóm nghiên cứu hiện đang tìm kiếm những cách hiệu quả để tăng sản lượng điện được tạo ra từ mỗi viên pin.