O Instituto Kurchatov desenvolveu células de combustível microbianas

O Centro Nacional de Pesquisa do Instituto Kurchatov desenvolveu células de combustível microbianas inovadoras que podem ser usadas em vários dispositivos de IoT. Por exemplo, em sensores de campo para monitorar o estado da água, solo e ar. Esses sensores são capazes de trabalhar autonomamente por um longo tempo sem a necessidade de manutenção, escreve Izvestia.

“Criamos o primeiro protótipo - um sensor capaz de medir vários parâmetros ao mesmo tempo: temperatura, pressão, umidade. Ele usa fonte de alimentação autônoma e transmite informações a cada meia hora, geralmente para serviços urbanos geralmente não é necessário ”, disse Pavel Gotovtsev, vice-chefe do departamento de biotecnologia e bioenergia do complexo de tecnologia NBIKS do Centro de Pesquisa do Instituto Kurchatov.

Em 1 de janeiro de 2018, na revista científica Robotics, foi publicado um artigo científico “Fontes de energia baseadas em bioenergia para robôs autônomos móveis” , cujo principal autor é Pavel Gotovtsev. Além dele, entre os autores, há outros funcionários do Departamento de Biotecnologia e Bioenergia e do Laboratório de Robótica do Instituto Kurchatov, bem como do Instituto de Bioquímica e Microorganismos G.K. Scriabin da Academia Russa de Ciências. Descreve brevemente as várias opções de design de células de combustível para robôs autônomos, incluindo células de combustível usando microorganismos.



No ano passado, um artigo sobre células a combustível microbianas de Pavel Gotovtsev e seus colegas foi publicado na revista Russian Nanotechnologies (artigo do artigo: 10.1134 / S1995078017010098). Este artigo descreve as propriedades de um bioeletrodo formado pela imobilização das células bacterianas de Gluconobacter oxydans em "material de carbono ultrafino" (CSM).

Gluconobacter oxydans é um aerob obrigatório que usa oxigênio como aceitador de elétrons terminal para a respiração. Esta bactéria do ácido acético é caracterizada pela oxidação incompleta de uma ampla gama de carboidratos e álcoois, não é patogênica para seres humanos e outros animais, está presente em frutas maduras, frutas, cidra, cerveja, vinho.

Experimentos mostraram que células de combustível com bactérias no eletrodo são totalmente funcionais. Os protótipos já foram criados e, em três a cinco anos, está previsto o início de testes-piloto do sistema em condições urbanas. Depois disso, nada impede a produção dos mesmos sensores ambientais com células de combustível microbianas em escala industrial: “No futuro, poderemos colocar esses sensores em coletores de chuva ou no solo. Eles vão monitorar o estado da água e do ar, a poluição do território. Você pode usar sensores químicos simples para isso. ”

Segundo os desenvolvedores, um sistema de sensor (vários sensores e uma bateria de biocombustível) custará até 10 mil rublos. Cada sensor pode rastrear as condições do solo em um raio de vários metros.

Os ambientalistas aceitaram com entusiasmo a iniciativa do Instituto Kurchatov para a produção de sensores ambientais. Por exemplo, Evgeny Schwartz, diretora de política ambiental do World Wide Fund for Nature (WWF), cita a cidade industrial americana de Pittsburgh, a cidade de carvão e aço, imersa para sempre em uma nuvem de fumaça. A situação mudou quando um sistema automático de monitoramento ambiental foi introduzido lá.


Pittsburgh na década de 1930 e agora. Foto: Getty Images, Thinkstock

Em apenas dez anos, esse sistema fez de Pittsburgh uma cidade florescente: “Ao mesmo tempo, empresas que excedem o limite de emissão são pagas àqueles que reduziram a poluição. Com a ajuda das tecnologias de monitoramento ecológico criadas na SIC, isso pode ser feito ”, afirma Eugene Schwartz. Ele diz que essa experiência pode ser aplicada, por exemplo, em Chelyabinsk russo e em outras cidades que sofrem com a degradação ambiental. As inovações ecológicas são incentivadas financeiramente através do sistema de cotas - o dinheiro flui aqui, o que significa que negócios e pessoal estão envolvidos.

Além disso, os sensores conectados à Internet alertam prontamente para possíveis vazamentos de reagentes nocivos de empresas industriais, que responderão rapidamente a ameaças ambientais emergentes.