(Phys.org)—I ricercatori hanno utilizzato una semplice stampante a getto d'inchiostro per stampare un "inchiostro biologico" di cianobatteri su una superficie conduttiva, creazione di una cella biofotovoltaica. A differenza delle celle fotovoltaiche convenzionali che funzionano solo se esposte alla luce, i cianobatteri possono generare una corrente elettrica sia al buio che in risposta alla luce. I ricercatori si aspettano che la cella possa fungere da alimentatore ecologico per dispositivi a bassa potenza come biosensori, e può anche essere ridimensionato per stampare una carta da parati bioenergetica.

Gli scienziati, all'Imperial College di Londra e all'Università di Cambridge, hanno pubblicato un articolo sulla nuova cella biofotovoltaica in un recente numero di Comunicazioni sulla natura .

"Il nostro dispositivo biofotovoltaico è biodegradabile e in futuro potrebbe fungere da pannello solare usa e getta e batteria che può decomporsi nei nostri compost o giardini, " ha detto il coautore Marin Sawa dell'Università delle Arti di Londra e dell'Imperial College di Londra Phys.org . "A buon mercato, accessibile, ecologico, batterie biodegradabili senza metalli pesanti e plastica:questo è ciò di cui noi e il nostro ambiente abbiamo davvero bisogno ma che non abbiamo ancora, e il nostro lavoro ha dimostrato che è possibile averlo".

Generalmente, le cellule biofotovoltaiche contengono alcuni tipi di cianobatteri o alghe fototrofi, il che significa che converte la luce in energia. Però, anche al buio questi organismi continuano a generare energia metabolizzando le loro riserve interne di immagazzinamento. Quindi, quando gli organismi sono collegati a un elettrodo non biologico, possono funzionare sia come "biopannello solare" se esposti alla luce, sia come "biobatteria solare" al buio.

Attualmente una delle maggiori sfide che le celle biofotovoltaiche devono affrontare è produrle su larga scala. Tipicamente, gli organismi vengono depositati su una superficie dell'elettrodo da un ingombrante serbatoio di liquido. Nel nuovo studio, i ricercatori hanno dimostrato che la stampa a getto d'inchiostro può essere utilizzata per stampare sia la superficie dell'elettrodo di nanotubi di carbonio che i cianobatteri su di essa, pur consentendo ai batteri di rimanere completamente vitali. Questo approccio non solo consente di fabbricare rapidamente le cellule, ma la configurazione è anche più compatta e consente una maggiore precisione nella progettazione delle celle.

Con questi vantaggi, le celle biofotovoltaiche stampate a getto d'inchiostro possono generare una densità di corrente massima 3-4 volte superiore rispetto alle celle fabbricate con metodi convenzionali. Dimostrare, i ricercatori hanno dimostrato che nove celle collegate possono alimentare un orologio digitale o generare lampi di luce da un LED, illustrando la capacità di produrre brevi raffiche di potenza relativamente elevata. I ricercatori hanno anche dimostrato che le celle possono generare una potenza continua nel corso di un periodo di 100 ore composto da cicli di luce e buio.

Nel futuro, i ricercatori hanno in programma di sviluppare pannelli biofotovoltaici a film sottile (BPV) e di esplorare anche potenziali applicazioni come alimentatori integrati nelle aree della diagnostica medica al punto di cura e del monitoraggio ambientale, entrambi beneficiano di usa e getta, biosensori ecologici. Un'altra potenziale applicazione è una carta da parati bioenergetica.

"La carta da parati bioenergetica è un'applicazione ingrandita del nostro sistema BPV, " Sawa ha detto. "La carta da parati avrà modelli conduttivi a base di carbonio con cianobatteri produttori di elettroni. Trasforma una superficie interna in un raccoglitore di energia per guidare applicazioni a bassa potenza come luci a LED e/o biosensori, quale può, Per esempio, monitorare la qualità dell'aria interna".

I ricercatori si aspettano anche che la potenza delle celle possa essere migliorata in vari modi, ad esempio migliorando la conduttività del circuito, ottimizzazione del design delle celle, e utilizzando organismi più resistenti.

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