Meie elektroonilisi vidinaid võivad juba lähima kolme aasta jooksul töös hakata hoidma laetavad, energiaküllased biopatareid, mis töötavad suhkrul. Patarei, mis muudab kõik suhkrus peituva potentsiaalse energia elektriks, töötas välja Virginia Polütehnilise Instituudi ja Riikliku Ülikooli bioloogiliste süsteemide ja masinaehituse professor Percival Zhang  koos oma meeskonnaga.

Nõudlus kõrge energiasisaldusega, bioloogiliste ja ohutute patareide järgi on tänase järjest suurenevate kaasaskantavate elektroonikaseadmete hulga tõttu äärmiselt suur ning biopatareid on seetõttu teadlaste hulgas üle maailma oluliseks teemaks. Sony, maailma üks suurimaid patareide tootjaid on näiteks välja töötanud biopatareide tehnoloogia, mis kasutab energia tootmiseks süsivesikuid. Missouri Ülikooli teadlased aga on loonud patarei, mis töötab viina ja gini abil. Sarnaselt Sony akule, kasutab see samuti katalüsaatorina ensüüme ja lagundab etanoolkütust. Professor Zhang ja tema uurimisgrupp on aga ehitanud kütuselemendi, mis kasutab elektri tootmiseks glükoosi. Hetkel ei ole veel täpselt teada kui stabiilne see biopatarei pärast mitmeid taaslaadimisi on, kuid Zhang usub, et aku jõuab turule juba järgmise kolme aasta jooksul.

Bioloogilises mõttes on suhkru molekulid suure energiasisaldusega, kergesti transporditavad ja odavad seedida. See on ka põhjuseks, miks kõik elusorganismid Maal toodavad oma energiat glükoosist. Virginia Techi uurijad on loonud suhkrul põhineva kütuseelemendi, mille energia salvestamise tihedus on 596 ampertundi kilo kohta, ehk ühe suurusjärgu võrra suurem kui liitiumioonakudel. See kütuseelement on taaslaetav maltodekstriini lahusega – toidus kasutatava magusainega, mis on kõige lihtsam ja kergemini omastatav suhkru vorm. Kütuseelemendi ainukesteks kõrvalproduktideks on vesi ja elekter.

Looduse jäljendamine on tulevik

Uurimisgrupi sõnul on suhkrupatareil palju eeliseid tavalise liitiumioonaku ees: patarei töötab taastuvatel suhkrutel, sel on kõrge energia salvestamise tihedus ning seda on võimalik kiiresti ning lihtsalt taaslaadida, lisades vaid juurde suhkrulahust. Liitiumit on teatavasti looduses piiratud kogustes, samas suhkrut on aga külluses ning seda on täiesti ohutu kasutada. Kindlasti on üheks ligitõmbavaks faktoriks veel hind. Ensüümid on kordades odavamad kui metallid, mis tavalistes patareides kasutuses on. Lisaks on biopatarei veel täielikult biolagunev. Nüüd tuleb vaid Zhangi sõnul teha tööd biopatarei võimsuse tiheduse ja eluea pikendamise nimel.

Kui Zhangi biopatareid tõesti kasutusse lähevad, võib varsti juba laadida oma nutitelefoni kallates sinna 15% maltodekstriini lahust. See aku ei oleks ehk küll kõige ohutum (sest kõrvalproduktideks on nii elekter kui ka vesi), kuid see oleks äärmiselt odav ja väga keskkonnasäästlik. See, aga ongi Zhangi eesmärk – ta kirjutab oma kodulehel, et soovib asendada maailmas toornafta suhkruga.

Biopatareid võivad olla kasulikud ka implantaatseadeldiste juures, nagu näiteks südamesimulaatorid, või ka tulevikus ehk nahaalused andurid või arvutid. Selline biopatarei saaks toituda ka inimese vereringes olevast glükoosist, pakkudes lõputut elektri varu mitmete implantaatide tarbeks, mis tulevastel tehnokraatidel kindlasti pakkuda on.

Allikad: Royal Society of Chemistry, Nature Communications, ExtremeTech, The Future of Things

Fotod: blog.weathernationtv.com, viralbanter.com

Toimetas Hendrik Mere