Schockiert! Dieser von Cyanobakterien angetriebene Computer läuft seit sechs Monaten ununterbrochen

Wenn die meisten Menschen an Blaualgen denken, denken sie an stinkenden Schaum und wilde „grüne Gezeiten“.

(Das Bild ist verstörend und wurde automatisch gesperrt)

Doch wer hätte gedacht, dass die von den Menschen verachteten Blaualgen nun von Wissenschaftlern genutzt werden, um eine neue Welt zu erschaffen -

Ein Forschungsteam der Universitäten Cambridge, Mailand und ARM sowie deren Mitarbeiter verwendeten kleine Behälter, die mit Blaualgen gefüllt waren, um einen ARM-Mikroprozessor (ARM Cortex-M0+) sechs Monate lang kontinuierlich mit Strom zu versorgen. Die Stromerzeugung wurde auch sechs Monate nach dem Ende des Experiments fortgesetzt.

Abbildung | Ein mit Cyanobakterien gefüllter Behälter kann einen Computer mit Strom versorgen (Quelle: New Scientist)

Es versteht sich, dass diese kleinen Behälter, die Strom erzeugen können, nur die Größe von AA-Batterien (Batterien Nr. 5) haben und aus Aluminiummetall und transparentem Kunststoff bestehen. Die Cyanobakterien in dem kleinen Behälter versorgen den Computer durch Photosynthese kontinuierlich mit Strom.

Die zugehörige Forschungsarbeit mit dem Titel „Powering a microprocessor by photosynthesis“ (Stromversorgung eines Mikroprozessors durch Photosynthese) wurde in der wissenschaftlichen Zeitschrift Energy & Environmental Science veröffentlicht.

Dem Papier zufolge könnten ähnliche Photosynthesegeneratoren eines Tages eine Reihe kleiner Geräte kostengünstig mit Strom versorgen, ohne dass dafür knappe und nicht nachhaltige Materialien benötigt würden.

Die Frage ist also: Werden Computergeräte in Zukunft in der Lage sein, ihren eigenen Strom zu erzeugen?

Die Kraft der Blaualgen!

Paolo Bombelli, Co-Erstautor der Forschungsarbeit, platzierte diese kleinen Generatoren zwischen Februar und August 2021 auf den Fensterbänken seines Hauses und arbeitete mit dem Forschungsteam zusammen, um in einer Reihe von Experimenten den Stromerzeugungsmechanismus von Cyanobakterien zu untersuchen.

Der Computer simulierte die Rechenlast, indem er die Summe aufeinanderfolgender Ganzzahlen über einen 45-Minuten-Zyklus berechnete und dafür 0,3 Mikrowatt Leistung benötigte, während für den 15-minütigen Standby-Betrieb 0,24 Mikrowatt Leistung benötigt wurden.

Anschließend speichert der Computer die gemessenen Ausgangsstromwerte zur Analyse durch das Forschungsteam in der Cloud.

Das Forschungsteam spekulierte zunächst, dass es für den Computer zwei Energiequellen geben könnte: Entweder erzeugen die Cyanobakterien selbst Elektronen und erzeugen so elektrischen Strom, oder die Cyanobakterien schaffen Reaktionsbedingungen, um die Aluminiumanode im Behälter zu korrodieren und dadurch Elektronen zu erzeugen.

Abbildung ｜ Schematische Darstellung

Den Versuchsergebnissen zufolge zeigte die Aluminiumanode jedoch keine offensichtliche Verschlechterung oder Korrosion. Daher gelangte das Forschungsteam letztlich zu dem Schluss, dass Cyanobakterien den Großteil der Strömung erzeugten.

Da Cyanobakterien zudem tagsüber während der Photosynthese Energie speichern können, gehen die Forscher davon aus, dass dieser mit Cyanobakterien gefüllte Energiekondensator auch nachts weiterhin Strom erzeugen kann.

Nur ein kleiner Schritt

Obwohl das Forschungsteam den ersten Schritt in diesem Experiment erfolgreich gemeistert hat, ist es seiner Ansicht nach noch weiterer Forschungsbedarf ausgesetzt, wenn die Stromerzeugung durch Cyanobakterien in größerem Maßstab erfolgen soll.

„Zum jetzigen Zeitpunkt reicht die Installation eines (Cyanobakterien-Generators) auf Ihrem Dach nicht aus, um Ihr Haus mit Strom zu versorgen. Es bleibt noch viel zu erforschen“, sagte CJ Howe, der korrespondierende Autor des Artikels.

Das Forschungsteam sagte jedoch auch, dass diese Technologie in ländlichen Gebieten von Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen eingesetzt werden könnte, beispielsweise zum Aufladen von Mobiltelefonen oder in Umweltsensoren, da diese Geräte nicht viel Strom benötigen.

Obwohl es sich bei diesem Stromerzeugungssystem lediglich um einen Proof of Concept handelt, hofft das Forschungsteam, dass diese nachhaltige, kostengünstige und dezentrale Stromquelle in Zukunft ausreichend Strom für elektronische Geräte im Internet der Dinge liefern kann.

Der Vorteil der Verwendung von Algen gegenüber herkömmlichen Batterien oder Solarenergie besteht darin, dass sie die Umwelt weniger belastet und das Potenzial hat, kontinuierlich Strom zu liefern.

Stellen Sie sich einen Tag in der Zukunft vor, an dem riesige schwimmende „Seerosenblätter“ mit Algen bedeckt sind und als mobile Kraftwerke neben Offshore-Windparks dienen.

Quellen:

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/ee/d2ee00233g

https://www.newscientist.com/article/2319584-computer-powered-by-colony-of-blue-green-algae-has-run-for-six-months/