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Il team UMass Amherst progetta un biofilm in grado di produrre elettricità continua a lungo termine dal sudore: i batteri alimentano una vera rivoluzione verde nell’elettronica personale.
I ricercatori dell’Università del Massachusetts Amherst hanno recentemente annunciato di aver capito come progettare un biofilm che raccoglie l’energia in evaporazione e la converte in elettricità.
Questo biofilm, che è stato descritto su Nature Communications, ha il potenziale per rivoluzionare il mondo dell’elettronica indossabile, alimentando tutto, dai sensori medici personali all’elettronica personale.
”Questa è una tecnologia molto eccitante”, afferma Xiaomeng Liu, studente laureato in ingegneria elettrica e informatica presso il College of Engineering di UMass Amherst e autore principale dell’articolo.
“È una vera energia verde e, a differenza di altre cosiddette fonti di energia pulita, la sua produzione è totalmente naturale”.
Questo perché il biofilm, un sottile foglio di cellule batteriche dello spessore di un foglio di carta, è prodotto naturalmente da una versione ingegnerizzata dei batteri Geobacter sulfurreducens.
G. sulfurreducens è noto per produrre elettricità ed è stato utilizzato in precedenza in “batterie microbiche” per alimentare dispositivi elettrici. Ma tali batterie richiedono che G. sulfurreducens sia adeguatamente curato e alimentato con una dieta costante.
Al contrario, questo nuovo biofilm, che può fornire energia di una batteria di dimensioni comparabili, funziona continuamente, perché non ha bisogno di essere nutrito.
”È molto più efficiente”, afferma Derek Lovley, Distinguished Professor of Microbiology presso UMass Amherst e uno degli autori senior dell’articolo.
Il segreto di questo nuovo biofilm è che produce energia dall’umidità sulla pelle. Almeno il 50% dell’energia solare che raggiunge la terra si dissipa nell’evaporazione dell’acqua.
“Questa è un’enorme fonte di energia non sfruttata”, afferma Jun Yao, professore di ingegneria elettrica e informatica presso UMass e altro autore senior del documento.
Poiché la superficie della nostra pelle è costantemente umida di sudore, il biofilm può “collegarsi” e convertire l’energia bloccata nell’evaporazione in energia sufficiente per alimentare piccoli dispositivi.
”Il fattore limitante dell’elettronica indossabile”, afferma Yao, “è sempre stato l’alimentazione. Le batterie si scaricano e devono essere sostituite o caricate. Sono anche ingombranti, pesanti e scomodi”.
Ma un biofilm flessibile, piccolo e sottile, che produce una fornitura continua e costante di energia elettrica e che può essere indossato come un cerotto applicato direttamente sulla pelle, risolve tutti questi problemi.
Ciò che fa funzionare tutto questo è che G. sulfurreducens cresce in colonie che sembrano stuoie sottili, e ciascuno dei singoli microbi si connette ai suoi vicini attraverso una serie di nanofili naturali.
Il team quindi raccoglie queste stuoie e utilizza un laser per incidere piccoli circuiti nei film. Una volta che i film sono incisi, vengono inseriti tra gli elettrodi e infine sigillati in un polimero morbido, appiccicoso e traspirante che è possibile applicare direttamente sulla pelle. Una volta che questa piccola batteria è “collegata” applicandola al corpo, può alimentare piccoli dispositivi.
”Il nostro prossimo passo è aumentare le dimensioni delle nostre pellicole per alimentare un’elettronica indossabile più sofisticata”, afferma Yao, e Liu sottolinea che uno degli obiettivi è quello di alimentare interi sistemi elettronici, piuttosto che singoli dispositivi.
