ครั้งแรกในโลก! นักวิทยาศาสตร์ใช้ยีสต์ขนมปังและราผุสีขาวมาทำเป็นแบตเตอรี่ สามารถย่อยสลายได้เองหลังใช้งาน
ทีมนักวิจัยจากห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีวัสดุแห่งสหพันธรัฐสวิส หรือ EMPA ได้พัฒนา “แบตเตอรี่” ที่ใช้ “เชื้อรา” ผลิตไฟฟ้า สำหรับจ่ายไฟให้กับเซนเซอร์วัดอุณหภูมิและอุปกรณ์ขนาดเล็ก และสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ไม่เป็นพิษกับสิ่งแวดล้อมอีกด้วย
นักวิทยาศาสตร์สร้างเซลล์เชื้อเพลิงเซลล์เชื้อเพลิง (fuel cell) จากเชื้อราสองชนิด ได้แก่ Saccharomyces cerevisiae (ยีสต์ขนมปัง) และ Trametes pubescens (ราผุสีขาว) ซึ่งนิยมใช้ทำขนมปัง เบียร์ และชีส ขณะเดียวกันก็มีคุณสมบัติในการบำบัดน้ำเสียและลดพิษของโลหะหนักในพืชผล
“การศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นว่าเชื้อราทั้ง 2 ชนิด สามารถนำมาพิมพ์แบบ 3 มิติร่วมกับนาโนคริสตัลเซลลูโลสและนาโนไฟบริลเซลลูโลสได้ และเชื้อราทั้งสองชนิดเติบโตภายในหมึกที่ทำจากเซลลูโลส การเติมคาร์บอนแบล็กและเกล็ดกราไฟต์ลงในหมึกทำให้หมึกมีคุณสมบัติเป็นสื่อไฟฟ้า จึงสามารถใช้เป็นอิเล็กโทรดในแบตเตอรี่ราได้ โดยเฉพาะเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ (MFC)” ผู้เขียนการศึกษากล่าว
สิ่งมีชีวิตทั้งหมด รวมทั้งเชื้อรา เผาผลาญสารอาหารอินทรีย์จากอาหารเพื่อผลิตพลังงาน เซลล์เชื้อเพลิงราที่นักวิจัยพัฒนาขึ้นใช้กลไกที่คล้ายคลึงกันในการแปลงพลังงานส่วนหนึ่งเป็นไฟฟ้า
เช่นเดียวกับแบตเตอรี่อื่น ๆ เซลล์เชื้อเพลิงจากเชื้อราประกอบด้วยขั้วบวกและขั้วลบ ขั้วบวกจะมียีสต์ขนมปังซึ่งปล่อยอิเล็กตรอนผ่านกระบวนการเผาผลาญ ส่วนราผุสีขาวจะอยู่ที่ขั้วลบ โดยผลิตเอนไซม์ที่ช่วยให้จับและถ่ายโอนอิเล็กตรอนเหล่านี้ออกจากเซลล์ได้
เมื่อทดสอบแล้ว แบตเตอรี่เชื้อราสามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าได้ระหว่าง 100-200 mV ซึ่งเพียงพอสำหรับการจ่ายไฟให้กับเซนเซอร์บลูทูธขนาดเล็กที่ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ที่ใช้ในเกษตรกรรมหรือการวิจัยด้านสิ่งแวดล้อมได้เป็นเวลาหลายวัน
“คุณสามารถเก็บแบตเตอรี่เชื้อราไว้ในสภาพแห้งและเปิดใช้งานได้ทันทีโดยเพียงแค่เติมน้ำและสารอาหาร” แคโรไลนา เรเยส ผู้เขียนคนแรกของการศึกษาและนักวิจัยที่ EMPA กล่าว
ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของแบตเตอรี่เชื้อราตามที่ Empa คือ ไม่มีพิษและย่อยสลายได้ทางชีวภาพอย่างสมบูรณ์ โดยนักวิจัยระบุว่า “เมื่อทำงานเสร็จแล้ว มันจะสลายตัวจากภายใน”
แม้จะมีความพยายามรวบรวมและรีไซเคิลอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อยู่เสมอ แต่เซนเซอร์และส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กมักถูกมองข้าม ทั้งที่อุปกรณ์เหล่านี้มักทำจากวัสดุที่ไม่ย่อยสลายได้เองทางชีวภาพ และมักมีวัสดุที่เป็นพิษซึ่งสามารถปนเปื้อนดินและน้ำ
ตามรายงานของผู้เขียนการศึกษา คาดว่าภายในปี 2030 จะมีขยะอิเล็กทรอนิกส์ถึง 74.7 ล้านตัน หมายความว่าเราจะต้องจัดการกับขยะอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่สามารถรีไซเคิลได้ซึ่งมีน้ำหนักเท่ากับหอไอเฟล 10,000 แห่ง ซึ่งจะก่อให้เกิดปัญหาทางสิ่งแวดล้อมนานัปการ
ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สีเขียวที่ใช้ส่วนประกอบที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ปลอดสารพิษ และหมุนเวียนได้มากขึ้น โดยเป้าหมายต่อไปของทีม EMPA คือการเพิ่มอายุการใช้งานและกำลังไฟฟ้าของแบตเตอรี่เชื้อราเพื่อให้สามารถนำไปใช้กับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ขนาดใหญ่ได้
ที่มา: AA, Euronews, Interesting Engineering
Source : กรุงเทพธุรกิจ
