Bunu otuz yılı aşkın bir süre önce Potomac Nehri'nin çamurlu kıyılarında buldular: hiç kimsenin bakterilerden beklemediği şeyleri yapabilen garip bir “tortul organizma”.
Geobacter cinsine ait olan bu olağandışı mikrop, oksijen yokluğunda manyetit üretme kabiliyetiyle biliniyordu, ancak zamanla bilim adamları, elektriği ileten bakteriyel nanoteller gibi başka şeyler de yaratabileceğini keşfettiler.
Araştırmacılar yıllardır bu doğal armağanı en iyi şekilde kullanmanın yollarını bulmaya çalıştılar ve bu yıl Air-gen adını verdikleri bir cihazı açıkladılar. Ekibe göre, cihazları neredeyse hiçbir şeyden elektrik üretemez.
Massachusetts Amherst Üniversitesi'nden elektrik mühendisi Jun Yao, Şubat ayında “Kelimenin tam anlamıyla ince havadan elektrik üretiyoruz” dedi. Air-gen günde 24 saat temiz enerji üretir.
Bu iddia bir abartı gibi gelebilir, ancak Yao ve ekibinin yakın zamanda yaptığı bir araştırma, havayla çalışan bir jeneratörün ancak etrafında hava varken gerçekte nasıl elektrik üretebileceğini açıklıyor. Bütün bunlar Geobacter tarafından üretilen elektriksel olarak iletken protein nanotelleri sayesindedir (bu durumda G. serreducens).
Air-gen, iki elektrot arasına sıkıştırılmış, yalnızca 7 mikrometre kalınlığında ince bir protein nanotel filminden oluşur.
Nanotel film, atmosferde bulunan su buharını adsorbe edebilir ve cihazın iki elektrot arasında iletilen sürekli bir elektrik akımı oluşturmasına izin verir.
Bilim adamları, yükün, protonları nanotel malzemesine yayan bir nem gradyanı tarafından oluşturulduğunu iddia ediyorlar.
Yazarlar, çalışmalarında “Bu yük dağılımının, biyolojik sistemlerdeki dinlenme zarı potansiyeline benzer bir dengeleyici elektrik alanına veya potansiyele neden olması bekleniyor.”
“Önceki sistemlerde görülen her şeyden temelde farklı olan sürekli bir nem gradyanı, nanotel cihazımızın sürekli çıkış voltajını açıklıyor.”
Keşif, Yao, denediği cihazların kendi başına elektrik iletiyor gibi göründüğünü fark ettiğinde neredeyse tesadüfen yapıldı.
Yao, “Nanotellerin elektrotlarla belirli bir şekilde temas ettiğinde bir akım ürettiklerini gördüm” dedi.
“Atmosferik neme maruz kalmanın önemli olduğunu ve protein nanotellerinin suyu emerek bir stres gradyanı oluşturduğunu buldum.”
Önceki çalışmalar, hidroelektrik enerji üretiminin grafen gibi diğer nanomateryal türleri kullanılarak üretildiğini göstermiştir, ancak bu girişimler çoğunlukla yalnızca birkaç saniye süren kısa elektrik darbeleri üretmiştir.
Buna karşılık Air-gen, santimetre kare başına yaklaşık 17 mikroamperlik bir akımla yaklaşık 0.5 V DC üretir.
Bu çok fazla güç değil, ancak ekip, birden fazla cihazı bağlamanın akıllı telefonlar ve diğer kişisel elektronik cihazlar gibi küçük cihazları şarj etmek için yeterli gücü üretebileceğini söyledi – bunların hepsini boşa harcamadan ve ortam neminden başka bir şey kullanmadan (bu kadar kuru ortamda bile) Sahra Çölü gibi bölgeler).
Yao, “Nihai hedef büyük ölçekli sistemler inşa etmektir” dedi ve bu teknolojinin, duvar boyasına gömülü nanotellerle evlere güç sağlamak için kullanılabileceğini açıkladı.
“Endüstriyel ölçekte tel üretimine geçtikten sonra, sürdürülebilir enerji üretimine önemli katkılar sağlayan büyük sistemler yaratabileceğimizi tamamen umuyorum.”
Geobacter mikroplarını 1980'lerde ilk kez tanımlayan meslektaş mikrobiyolog Derek Lowley tarafından yapılan ilgili bir çalışma, buna yardımcı olabilir: E. coli gibi diğer mikropların aynı numarayı büyük ölçekte gerçekleştirmek için genetik mühendisliği.
Lovley, “E. coli'yi bir protein nanotel fabrikasına dönüştürdük,” dedi.
Sonuçlar Nature dergisinde yayınlandı.
Kaynaklar: Fotoğraf: (UMass Amherst / Yao ve Lovley labs / Ella Maru Studio)
