ZespóÅ‚ naukowców z WÅ‚och stworzyÅ‚ jadalnÄ… bateriÄ™, wykorzystujÄ…c do jej zbudowania produkty obecne w codziennej diecie, takie jak ryboflawina, wosk pszczeli czy wodorosty nori. RozwiÄ…zanie może przynieść nowe podejÅ›cie do diagnostyki, m.in. chorób przewodu pokarmowego, ale również monitorowania jakoÅ›ci żywnoÅ›ci i tworzenia miÄ™kkich robotów. Celem naukowców jest osiÄ…gniÄ™cie takich parametrów ogniwa, by mogÅ‚o ono z powodzeniem zastÄ…pić te, które sÄ… teraz powszechnie wykorzystywane.
– Nasz jadalny akumulator to akumulator organiczny. Jego zewnÄ™trzny mechanizm dziaÅ‚ania jest podobny do akumulatora litowo-jonowego, ale różni siÄ™ wnÄ™trze. RdzeÅ„ takiego akumulatora skÅ‚ada siÄ™ z kilku czÄ…steczek, które sÄ… konieczne, aby stworzyć napiÄ™cie wyjÅ›ciowe. Trzeba wybrać grupÄ™ czÄ…steczek o różnych wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ciach chemicznych i elektrochemicznych, które pozwalajÄ… na wytworzenie stabilnego napiÄ™cia podczas dziaÅ‚ania akumulatora – wyjaÅ›nia w rozmowie z agencjÄ… Newseria Innowacje Mario Caironi z WÅ‚oskiego Instytutu Technologii w Genui.
Badacze inspirowali siÄ™ w swojej pracy reakcjami biochemicznymi redoks (utleniania i redukcji) zachodzÄ…cymi w żywych organizmach. Stworzona przez nich bateria jest zbudowana z anody, do której stworzenia użyto ryboflawiny (witaminy B2), i katody stworzonej z kwercetyny, obecnej m.in. w kaparach. Z kolei wÄ™giel aktywowany, który jest stosowany np. jako Å›rodek na wzdÄ™cia, zostaÅ‚ użyty do zwiÄ™kszenia przewodnoÅ›ci elektrycznej, a elektrolit powstaÅ‚ na bazie wody. Jako separator potrzebny do tego, by unikać zwarć, posÅ‚użyÅ‚y wodorosty nori. Elektrody zostaÅ‚y otoczone woskiem pszczelim, z którego wychodzÄ… dwa styki ze zÅ‚otej folii spożywczej.
– Wszystko zaczęło siÄ™ od pytania, czy możemy znaleźć grupÄ™ czÄ…steczek, które sÄ… jadalne, szeroko dostÄ™pne, Å‚atwo przyswajalne przez organizm w dużych iloÅ›ciach, nie sÄ… toksyczne i pozwalajÄ… na wytworzenie odpowiednio wysokiego napiÄ™cia oraz mogÄ… wielokrotnie przechodzić cykle Å‚adowania i rozÅ‚adowania. ByÅ‚ to punkt wyjÅ›cia dla stworzenia akumulatora – mówi badaczka z WÅ‚oskiego Instytutu Technologii w Genui.
Ogniwo baterii dziaÅ‚a przy napiÄ™ciu 0,65 V i może dostarczać prÄ…d o natężeniu 48 mikroamperów przez 12 min lub kilku mikroamperów przez ponad godzinÄ™. To pozwala na zasilanie urzÄ…dzeÅ„ bÄ™dÄ…cych elektronikÄ… jadalnÄ…, stosowanych zwÅ‚aszcza w medycynie.
– Elektronika nadajÄ…ca siÄ™ do poÅ‚kniÄ™cia jest znanÄ… dziedzinÄ… o zastosowaniach komercyjnych. SkÅ‚adajÄ… siÄ™ na niÄ… standardowe elementy elektroniczne, takie same jak w telefonach komórkowych lub innego rodzaju elektronice, które sÄ… umieszczone w sztywnym materiale. DziÄ™ki temu takie urzÄ…dzenie nie ma po poÅ‚kniÄ™ciu bezpoÅ›redniego kontaktu z naszym ciaÅ‚em. Może sÅ‚użyć do przeprowadzania różnych czynnoÅ›ci wewnÄ…trz organizmu, na przykÅ‚ad badania endoskopowego. UrzÄ…dzeÅ„ tych oczywiÅ›cie nie można poÅ‚ykać bez nadzoru. SÄ… one zazwyczaj stosowane w szpitalach, ich podanie musi siÄ™ odbywać w szczególnych warunkach ze wzglÄ™du na możliwe komplikacje, koszty, tym bardziej że stanowiÄ… one odpady elektroniczne. Elektronika jadalna ma na celu zastÄ…pienie wszystkich standardowych urzÄ…dzeÅ„ elektronicznych urzÄ…dzeniami, które mogÄ… ulec rozkÅ‚adowi wewnÄ…trz organizmu po speÅ‚nieniu swojej funkcji – wskazuje Mario Caironi.
DziÄ™ki temu, oprócz zalet zwiÄ…zanych z bezpieczeÅ„stwem stosowania, elektronika jadalna wpisuje siÄ™ w nurt zrównoważonego rozwoju.
– Jest ona wykonana z bardziej zrównoważonych materiaÅ‚ów, z możliwoÅ›ciÄ… wykorzystania na przykÅ‚ad odpadów żywnoÅ›ciowych do wykonania materiaÅ‚ów, co nie generuje kolejnych odpadów – podkreÅ›la badacz z WÅ‚oskiego Instytutu Technologii w Genui.
Jednym z podstawowych ograniczeÅ„ tej technologii pozostaje na razie kwestia zrównania mocy i wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci z elektronikÄ… standardowÄ…. Teoretycznie, gdyby udaÅ‚o siÄ™ pokonać te bariery, elektronika jadalna mogÅ‚aby posÅ‚użyć do magazynowania energii czy zwiÄ™kszania profilu bezpieczeÅ„stwa interaktywnych zabawek dla dzieci, które z obawy przed wyciekiem elektrolitu po ewentualnym poÅ‚kniÄ™ciu standardowo nie sÄ… wyposażane w zasilanie. Nadal rozwijane bÄ™dÄ… też z pewnoÅ›ciÄ… zastosowania medyczne.
– Z jednej strony ich zastosowaniem jest jedna ze strategii zasilania przyszÅ‚ych systemów elektroniki jadalnej, na przykÅ‚ad inteligentnych tabletek dziaÅ‚ajÄ…cych wewnÄ…trz organizmu, ale także inteligentnych tagów do monitorowania jakoÅ›ci żywnoÅ›ci. Gdyby dziaÅ‚aÅ‚y one poza organizmem, nie byÅ‚yby spożywane, jednak opieramy siÄ™ na zaÅ‚ożeniu, że te akumulatory i systemy nie zanieczyszczajÄ… żywnoÅ›ci, ponieważ sÄ… wykonane z materiaÅ‚ów żywnoÅ›ciowych – zapowiada Mario Caironi.
Rozwój elektroniki jadalnej realizowany we wÅ‚oskim laboratorium odbywa siÄ™ w ramach projektu ELFO, na którego realizacjÄ™ badacze pozyskali w 2019 roku grant w wysokoÅ›ci 2 mln euro. Choć jadalna elektronika jest caÅ‚kiem nowym kierunkiem rozwoju technologii, to powstaÅ‚y już w tej dziedzinie ciekawe projekty. PrzykÅ‚adem może być opracowany przez Brytyjczyków sensor medyczny, rejestrujÄ…cy tÄ™tno i temperaturÄ™ ciaÅ‚a. UrzÄ…dzenie zbudowane jest z takich materiaÅ‚ów jak sól kamienna, woda oraz wodorosty, a caÅ‚ość poÅ‚Ä…czono z grafenem.
