Air-gen vyčaruje elektřinu ze vzduchu. Kredit: University of Massachusetts Amherst.

Tahle technologie by mohla mít zásadní význam pro budoucnost obnovitelné energetiky, pro řešení problémů kolem klimatu i pro budoucnost medicíny. A není divu. Tým americké University of Massachusetts Amherst postavil zařízení, které – jednoduše řečeno – dělá elektřinu ze vzduchu. Jejich výzkum uveřejnili v novém čísle časopisu Nature.

Jun Yao. Kredit: University of Massachusetts Amherst.

V tomto výzkumu spojili své síly laboratoře odborníka na elektrická záření Juna Yao a mikrobiologa Dereka Lovleyho. Společně vytvořili pozoruhodné zařízení, jemuž příhodně přezdívají „Air-gen“. Klíčovou roli v této technologii hrají proteinové nanodrátky, které vyrábí oblíbený mikrob bio- a nanoinženýrů, deltaproteobakterie Geobacter sulfurreducens. V Air-genu jsou k těmto nanodrátkům připojené elektrody takovým způsobem, že zařízení generuje elektrický proud díky pouhé přítomnosti vodní páry v okolním vzduchu.

Jak říká Yao, skutečně a doslova dělají elektřinu ze vzduchu. Air-gen může vyrábět udržitelnou energii prakticky neustále. Podle Lovleyho je to zatím nejvíc sexy aplikace proteinových nanodrátků, jakou svět viděl. Nová technologie neznečišťuje prostředí, je obnovitelná a co je hlavní, je levná. Zároveň je velmi univerzální a funguje i v místech s extrémně nízkou vlhkostí vzduchu. Jako třeba na Sahaře. Na rozdíl od dnešních dominantních obnovitelných zdrojů nepotřebuje k provozu žádné dramatické přírodní živly, ani Slunce. Air-gen pracuje i v místnosti.

Derek Lovley. Kredit: University of Massachusetts Amherst.

Tvůrci zařízení uvádějí, že Air-gen vyžaduje k provozu tenký film zmíněných proteinových nanodrátků, jehož tloušťka je menší než 10 mikronů. Spodní strana filmu spočívá na jedné z elektrod, zatímco druhá elektroda pokrývá část svrchní strany filmu. Nanodrátkový film absorbuje vodní páru ze vzduchu. Díky souhře elektrické vodivosti nanodrátků, jejich chemické povahy a struktury pórů mezi nanodrátky uvnitř filmu dochází mezi elektrodami ke vzniku elektrického proudu.

Šikovná elektrická bakterie Geobacter sulfurreducens. Kredit: University of Massachusetts Amherst.

Ve své současné podobě Air-gen dokáže pohánět malá elektronická zařízení. V dohledné době by měly vzniknout jeho první komerční aplikace. Dalším krokem by měl být vývoj malých Air-genových plošek, které budou poskytovat energii elektronickým nositelným zařízením. Tím pro ně odpadne nutnost používat baterie. Tvůrci Air-genu by také rádi vytvořili zdroje energie do chytrých telefonů a podobných zařízení, které by tím pádem už nebylo třeba nabíjet.

Vědci rovněž vylepšují bakterie, které jsou zodpovědné za výrobu nanodrátků. Nedávno vyrobili nový kmen E. coli, který dělá nanodrátky rychleji a levněji, než původní geobakter. Udělali z bakterií důmyslné továrny na nanodrátky. Konečným cílem tvůrců nové technologie jsou rozsáhlé energeticky soběstačné systémy. Technologii Air-gen bude možné zabudovat do povrchu stěn, načež by mohla pohánět celou domácnost. Možná jsme na úsvitu proteinové elektroniky a energetiky.

Video: Derek Lovley - Protein Nanowires for Sensing, Energy Harvesting & Wiring Cells to Electronics

Literatura

University of Massachusetts Amherst 17. 2. 2020, Nature online 17. 2. 2020.