info@vlv-mag.com

Эко-информационный портал

Новые солнечные батареи с «вживлёнными» бактериями не боятся облаков!

Солнечным батареям помогут… бактерии?

В странах с жарким климатом основным источником альтернативной энергии становится солнечный свет. В быту и на производстве эксплуатация солнечных батарей предельно проста и дешева, однако, стоит светилу спрятаться за тучи, как вся их польза стремительно сходит на нет. Проблемой озаботились учёные из университета Британской Колумбии и, кажется, нашли для неё весьма нетривиальное решение.

Принцип фотосинтеза в общих чертах представляют себе даже школьники. Именно этот процесс и лёг в основу работы новых биогенных панелей. Способность некоторых бактерий превращать солнечный свет в энергию давно изучалась учёными с целью создания био-батарей, но до последнего времени не находила практического воплощения. Спасла ситуацию большая колония генетически модифицированных E. coli.

Микрофотография показывает, как клетки выглядят под сканирующим электронным микроскопом

Микрофотография показывает, как клетки выглядят под сканирующим электронным микроскопом. Источник: Викрамадитя Ядав

Escherichia coli – бактерия, с которой «знаком» каждый. Это обычная кишечная палочка, которая обитает в нижних отделах кишечника любого здорового человека и животных. В большинстве своём E. coli безвредны, а многие – даже полезны, поскольку участвуют в синтезе витамина К и борются с патогенной микрофлорой. Пытливые умы колумбийских специалистов модифицировали бактерию и воспользовались её способностью производить большое количество ликопина – пигмента, который активно поглощает свет.

Раньше вектор исследований был направлен на извлечение ликопина, что оказалось экономически невыгодно и малоэффективно, ввиду снижения качества полученного вещества. Новый подход позволил отойти от экстрагирования пигмента, оставив его бактериям и увеличив синтез. Для производства собственно энергии микроорганизмы покрыли минеральным составом, выполняющим функцию полупроводника. Полученную смесь нанесли на стеклянную поверхность с защитным покрытием, которая и стала анодом новой солнечной панели. Плотность тока, вырабатываемого такой батареей, составила почти 0,7 мА/см², что вдвое больше, чем сегодня позволяют получить любые другие биогенные солнечные элементы.

Концептуальная схема показывает анод солнечного элемента, состоящий из биогенного материала, изготовленного из ликопин-продуцирующих бактерий (оранжевых шаров), которые покрыты наночастицами диоксида титана

Концептуальная схема показывает анод солнечного элемента, состоящий из биогенного материала, изготовленного из ликопин-продуцирующих бактерий (оранжевых шаров), которые покрыты наночастицами диоксида титана. Источник: Викрамадитя Ядав

Благодаря модифицированным микроорганизмам биологическая ячейка солнечной батареи с одинаковой эффективностью преобразует в энергию и яркий, и тусклый свет. Таким образом, новые устройства способны работать даже в условиях отсутствия прямых солнечных лучей – в пасмурные дни, в дождь или вообще в регионах, расположенных севернее, где разработка солнечной энергии ранее была нецелесообразна. Предполагается, что в будущем такие био-батареи могут быть использованы для научных исследований даже под водой или в горной промышленности.

Пока рано говорить о массовом производстве конструкций с подобными ячейками, но они обладают всем, чтобы в перспективе создать здоровую конкуренцию традиционным кремниевым системам. Для их производства не требуются дорогие материалы, а сам процесс синтеза энергии примитивен. Потому биологические солнечны батареи будут дешевле, экологически чище, но главное – гораздо продуктивнее, чем те, что эксплуатируются сегодня.

Тестирование солнечного элемента в солнечном симуляторе позволило исследователям оценить производительность элемента в реальных условиях

Тестирование солнечного элемента в солнечном симуляторе позволило исследователям оценить производительность элемента в реальных условиях. Источник: Арман Бонакдарпур и Дэвид Уилкинсон

Профессор В. Ядав, возглавляющий проект, отмечает, что новая технология пока ещё не готова переходить в стадию массовой эксплуатации, ведь ей предстоит ещё множество модификаций и испытаний. Пока это прототип первого поколения, который, однако, имеет все предпосылки к тому, чтобы получить глобальное распространение по всему миру.

Виктория Романова, Россия, Москва

Статьи