Trong bối cảnh rác thải điện tử đang trở thành mối đe dọa toàn cầu, các nhà khoa học Thụy Sĩ đã phát minh ra một loại pin sinh học đột phá: không cần sạc, chỉ cần "nuôi" bằng đường để tạo năng lượng.
Ảnh: Empa
Theo Liên Hợp Quốc, năm 2022, thế giới thải ra 62 triệu tấn rác thải điện tử, nhưng chỉ 20% được tái chế đúng cách. Đến năm 2030, con số này có thể chạm mốc 75 triệu tấn, gây áp lực lớn lên môi trường. Pin truyền thống, với các kim loại nặng như lithium, cobalt, và chì, là một trong những nguyên nhân chính. Chúng khó tái chế và gây ô nhiễm nghiêm trọng khi bị chôn lấp.
Trước thực trạng này, các nhà khoa học toàn cầu đang nỗ lực tìm kiếm giải pháp thay thế bền vững. Tại Thụy Sĩ, nhóm nghiên cứu tại Viện Empa đã tạo ra một bước ngoặt với pin sinh học làm từ nấm.
Khác với pin truyền thống dựa trên phản ứng hóa học kim loại, pin nấm hoạt động hoàn toàn bằng cơ chế sinh học. Thành phần chính bao gồm:
- Xenlulôzơ và sáp ong làm khung cấu trúc.
- Nấm men Saccharomyces cerevisiae tại cực dương, "ăn" đường để giải phóng electron.
- Nấm mục trắng Trametes pubescens tại cực âm, tiết enzyme hoàn thành phản ứng điện hóa.
Quá trình này tạo ra dòng điện ổn định, biến pin nấm thành một hệ thống năng lượng sống, tương tự pin nhiên liệu sinh học nhưng ở quy mô vi mô.
Pin nấm được chế tạo bằng cách sử dụng công nghệ in 3D với mực in đặc biệt chứa xenlulôzơ, carbon, và tế bào nấm sống. Các khối in 3D được cung cấp chất dinh dưỡng, giúp sợi nấm phát triển trong 2-3 tuần để tạo thành viên pin hoàn chỉnh.
Điểm độc đáo là pin có thể được bảo quản khô và chỉ cần kích hoạt bằng nước cùng chất dinh dưỡng khi sử dụng, mang lại sự tiện lợi và linh hoạt.
Dù công suất còn hạn chế (300-600 millivolt), pin nấm có thể cấp nguồn cho các thiết bị nhỏ trong vài ngày. Khi ghép nhiều viên, chúng hoạt động ổn định suốt 65 giờ, phù hợp với:
- Cảm biến môi trường ở vùng xa xôi.
- Thiết bị y tế cấy ghép, nơi thay pin là thách thức.
- Nông nghiệp công nghệ cao, cần giải pháp thân thiện môi trường.
Quan trọng hơn, pin nấm tự phân hủy hoàn toàn như rác hữu cơ sau khi hết vòng đời, giảm thiểu tác động đến môi trường.
Dù mới ở giai đoạn sơ khai, phát minh này mở ra tiềm năng cho ngành năng lượng bền vững. Giáo sư Gustav Nyström, trưởng nhóm nghiên cứu, chia sẻ: "Pin nấm không nhằm thay thế ngay pin lithium-ion, nhưng là minh chứng rằng chúng ta có thể khai thác năng lượng từ sinh vật sống một cách thân thiện với Trái Đất."
Công trình của Empa đánh dấu một cột mốc quan trọng, hứa hẹn đưa nhân loại tiến gần hơn đến các giải pháp năng lượng xanh, sạch và bền vững.
Ảnh: Empa
Theo Liên Hợp Quốc, năm 2022, thế giới thải ra 62 triệu tấn rác thải điện tử, nhưng chỉ 20% được tái chế đúng cách. Đến năm 2030, con số này có thể chạm mốc 75 triệu tấn, gây áp lực lớn lên môi trường. Pin truyền thống, với các kim loại nặng như lithium, cobalt, và chì, là một trong những nguyên nhân chính. Chúng khó tái chế và gây ô nhiễm nghiêm trọng khi bị chôn lấp.
Trước thực trạng này, các nhà khoa học toàn cầu đang nỗ lực tìm kiếm giải pháp thay thế bền vững. Tại Thụy Sĩ, nhóm nghiên cứu tại Viện Empa đã tạo ra một bước ngoặt với pin sinh học làm từ nấm.
Khác với pin truyền thống dựa trên phản ứng hóa học kim loại, pin nấm hoạt động hoàn toàn bằng cơ chế sinh học. Thành phần chính bao gồm:
- Xenlulôzơ và sáp ong làm khung cấu trúc.
- Nấm men Saccharomyces cerevisiae tại cực dương, "ăn" đường để giải phóng electron.
- Nấm mục trắng Trametes pubescens tại cực âm, tiết enzyme hoàn thành phản ứng điện hóa.
Quá trình này tạo ra dòng điện ổn định, biến pin nấm thành một hệ thống năng lượng sống, tương tự pin nhiên liệu sinh học nhưng ở quy mô vi mô.
Pin nấm được chế tạo bằng cách sử dụng công nghệ in 3D với mực in đặc biệt chứa xenlulôzơ, carbon, và tế bào nấm sống. Các khối in 3D được cung cấp chất dinh dưỡng, giúp sợi nấm phát triển trong 2-3 tuần để tạo thành viên pin hoàn chỉnh.
Điểm độc đáo là pin có thể được bảo quản khô và chỉ cần kích hoạt bằng nước cùng chất dinh dưỡng khi sử dụng, mang lại sự tiện lợi và linh hoạt.
Dù công suất còn hạn chế (300-600 millivolt), pin nấm có thể cấp nguồn cho các thiết bị nhỏ trong vài ngày. Khi ghép nhiều viên, chúng hoạt động ổn định suốt 65 giờ, phù hợp với:
- Cảm biến môi trường ở vùng xa xôi.
- Thiết bị y tế cấy ghép, nơi thay pin là thách thức.
- Nông nghiệp công nghệ cao, cần giải pháp thân thiện môi trường.
Quan trọng hơn, pin nấm tự phân hủy hoàn toàn như rác hữu cơ sau khi hết vòng đời, giảm thiểu tác động đến môi trường.
Dù mới ở giai đoạn sơ khai, phát minh này mở ra tiềm năng cho ngành năng lượng bền vững. Giáo sư Gustav Nyström, trưởng nhóm nghiên cứu, chia sẻ: "Pin nấm không nhằm thay thế ngay pin lithium-ion, nhưng là minh chứng rằng chúng ta có thể khai thác năng lượng từ sinh vật sống một cách thân thiện với Trái Đất."
Công trình của Empa đánh dấu một cột mốc quan trọng, hứa hẹn đưa nhân loại tiến gần hơn đến các giải pháp năng lượng xanh, sạch và bền vững.
