Dùng vi khuẩn tạo ra điện, tương lai của pin smartphone?

Sự di chuyển của vi khuẩn có thể tạo ra điện cho thiết bị điện tử.

Bạn có thể không thích chúng trong đồ ăn của bạn, hay trong nhà mình, nhưng vi khuẩn có thể sẽ giúp bạn chạy thiết bị trong tương lai. Các nhà khoa học đã chứng minh rằng di chuyển tự nhiên của vi khuẩn có thể tạo ra năng lượng trong các ‘nhà máy điện hiển vi’.

Họ tin rằng vi khuẩn cũng có thể được sử dụng để tạo ra điện chạy các thiết bị điện thoại. Do đó, vi khuẩn có thể là thành phần chính trong các nhà máy phát điện sinh học hiển vi giúp cung cấp nguồn cho các thiết bị điện tử nhỏ trong tương lai.

Phương pháp này có thể được sử dụng để tạo ra năng lượng trên một điện nhỏ, và nếu sử dụng phổ biến, điều này có thể đem lại khác biệt lớn và giúp chúng ta đối phó với nạn khan hiếm năng lượng.

Các nhà khoa học tại trường đại học Oxford đã giả lập máy tính để chứng minh rằng vật chất động mật độ cao như vi khuẩn có thể được tổ chức lại để xoay các rô tơ và tạo ra một nguồn điện ổn định.

Họ nói các nhà máy điện hiển vi này một ngày có thể trở thành động cơ siêu nhỏ cho các thiết bị nhân tạo tự lắp ráp và vận hành, như smartphone hay microphone.

"Nhiều thách thức về năng lượng phải tính ở mức gigawat, nhưng một số thì chỉ ở quy mô thiết bị nhỏ.", theo tiến sĩ Shendruk, Khoa Vật lí Đại học Oxford, đồng tác giả bài nghiên cứu trên cuốn Science Advances.

"Chúng ta nhìn thấy tiềm năng tạo ra lượng điện nhỏ đủ cho thiết bị nhỏ có thể khai thác trực tiếp từ các hệ thống sinh học như dung môi vi khuẩn."

Dung môi vi khuẩn mật độ cao là ví dụ điển hình cho chất lỏng động liên tục di chuyển. Tuy vi khuẩn đang bơi có khả năng di chuyển và tạo ra dòng chảy, chúng thường quá rối để khai thác được năng lượng.

Nhưng khi đội ngũ các nhà khoa học ngâm một lớp 64 rô tơ đối xứng siêu nhỏ vào trong dung môi động này, họ thấy rằng vi khuẩn tự động sắp xếp lại vị trí sao cho các rô tơ xung quanh xoay theo chiều ngược lại – giống như cối xay gió.

Bằng cách sử dụng giả lập máy tính các nhà khoa học nhận thấy rằng vi khuẩn giúp xoay rô tơ giống như cách cối xay gió hoạt động. Trong ảnh vi khuẩn (bạc) đang xoay xung quanh các rô tơ khiến chúng xoay theo chiều ngược lại. Nghiên cứu cho thấy vi khuẩn có thể được sử dụng trong các nhà máy điện mini trong tương lai,

Tiến sĩ Shendruk giải thích: "Điều kì diệu ở đây là chúng tôi không cần phải thiết kế sẵn các tua-bin siêu nhỏ. Các rô tơ tự sắp xếp thành một trạm phát điện vi khuẩn."

"Và khi chúng tôi nhúng một mảng các rô tơ vào dung môi, chúng tự động sắp xếp, và các rô tơ cạnh nhau tự xoay ngược chiều."

Đồng tác giả tiến sĩ Amin Doostmohammadi nói: "Khả năng khai thác một phần nhỏ của chuyển động cơ của các hệ thống sinh học thực sự đắt giá vì chúng không cần một nguồn điện mà thay vào đó dùng các phản ứng sinh học bên trong để di chuyển."

Tác giả chính tiến sĩ Julia Yeomans bổ sung: "Thiên nhiên thật tuyệt vời khi đã tạo ra các động cơ siêu nhỏ có thể đem lại nhiều tiềm năng nếu chúng ta biết cách khai thác các thiết kế tương tự.”