Trường Đại học Linkoping (Thụy Điển) cho biết một nghiên cứu mới đã chứng minh tính khả thi của phương án biến rễ cây thành thiết bị lưu trữ năng lượng. Qua đó, thực vật đang sống có thể được sử dụng như một siêu tụ điện đầy đủ chức năng và đảm bảo hiệu suất. Phương pháp này đòi hỏi người thực hiện tưới dung dịch đặc biệt cho cây nhằm cải tạo rễ cây giúp chúng có khả năng dẫn điện. Quá trình này được các nhà khoa học miêu tả là minh chứng cho khái niệm kết hợp sinh học với điện tử.
Mục Lục
Chế tạo các mạch điện trong mô mạch của hoa hồng
Được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Điện tử Hữu cơ của trường đại học, bước đột phá này xây dựng dựa trên nghiên cứu trước đó do Nhóm các nhà máy điện tử thực hiện, với sự dẫn đầu của Tiến sĩ Eleni Stavrinidou. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Materials Horizons. Vào năm 2015, các nhà khoa học này đã thành công chế tạo các mạch điện trong mô mạch của hoa hồng bằng cách định lượng cây trồng với một loại polyme dẫn điện gọi là PEDOT.
Các mạch điện sau đó được sử dụng để tạo thành một chất bán dẫn. Vào năm 2017, các nhà khoa học đã bổ sung một oligomer liên hợp gọi là ETE-S để thay thế. Từ đó, tạo thành các polyme trong cây với khả năng biến thành chất dẫn điện có thể lưu trữ năng lượng. “Trước đây, chúng tôi đã làm việc trên các loại cây giâm cành. Loại cây này có thể tiếp nhận và tổ chức các polyme hoặc oligomer dẫn điện. Tuy nhiên, cây giâm cành chỉ có thể sống được vài ngày và không phát triển nữa.
Hệ thống rễ cây dẫn điện mới
Trong nghiên cứu mới này, chúng tôi sử dụng các cây nguyên bản. Cụ thể là một loại cây đậu thông thường được trồng từ hạt. Chúng tôi thấy rằng, các cây này có khả năng dẫn điện khi chúng được tưới bằng dung dịch chứa các oligomer”, Tiến sĩ Stavrinidou cho biết. Cây đậu được sử dụng trong các thí nghiệm của nhóm được gọi là Phaseolus vulgaris. Nhóm nghiên cứu đã thêm polyme hóa oligomer liên hợp ETE-S có trong dung dịch tưới nước như một phần của quy trình tự nhiên. Siêu tụ điện
Nhờ dung dịch này, một màng dẫn điện dạng polyme xuất hiện trên rễ cây. Sau đó, dung dịch biến toàn bộ hệ thống rễ của cây thành một mạng lưới các chất dẫn điện. Khả năng dẫn điện này có thể kéo dài trong hơn bốn tuần.
Các nhà khoa học đã điều chỉnh để sử dụng cây này như siêu tụ điện. Khi đó, các gốc cây hoạt động như những điện cực của hệ thống trong quá trình sạc và xả. Các nhà khoa học phát hiện, gốc cây có thể lưu trữ năng lượng gấp 100 lần so với những hệ thống trước đây chỉ sử dụng thân cây. Phương pháp mới này dường như không ảnh hưởng nhiều đến sự sống của cây. Nhờ đó, cho phép hệ thống được sử dụng trong thời gian dài.“Cây phát triển một hệ thống rễ phức tạp hơn. Nhưng không bị ảnh hưởng gì. Nó tiếp tục phát triển và tạo ra đậu”, Tiến sĩ Stavrinidou cho biết.
Hệ thống sản xuất điện từ thực vật đang sống
Một nhóm các nhà nghiên cứu tới từ đại học Cambridge (Anh) đã công bố một loại tường rêu xanh. Có khả năng tạo ra điện với chi phí rẻ hơn rất nhiều so với những loại điện sinh học khác. Các sinh viên của khoa IAAC cùng với nhà sinh vật học Paolo Bombelli. Đã đề xuất một hệ thống gồm các diện tường sử dụng năng lượng điện từ từ thực vật. Mà cụ thể ở đây là rêu.
Sản phẩm bao gồm hàng loạt những modul gạch nung làm rỗng có chứa rêu. Sử dụng công nghệ BPV (Biophotovoltaics – công nghệ mới trong sản xuất điện sinh học). Hệ thống sinh ra điện nhờ một loại vi khuẩn sống cộng sinh với rêu. Khi rêu quang hợp, một số hợp chất hữu cơ được giải phóng thông qua bộ rễ của chúng xuống mặt đất. Vi khuẩn cộng sinh ăn những hợp chất hữu cơ đó và tiếp tục sản sinh ra những sản phẩm phụ. Một trong số đó là các electron tự do.
Đất để trồng rêu được trộn hỗn hợp hydrogel và các sợi carbon. Đất hoạt động như một cực dương, thu hút các electron tự do, tương tác và tạo ra điện năng. Nguyên mẫu của công nghệ này có thể tạo ra 3 volt điện từ 16 modults. Không nhiều nhưng cũng đủ cung cấp cho một số nhu cầu thiết yếu.