Nghiên cứu về “pin nấm” ở Thụy Sĩ

Trong một nghiên cứu đột phá ở Thụy Sĩ, các nhà khoa học đã tìm ra cách sử dụng nấm trắng làm pin, cung cấp năng lượng cho những công đồng sinh sống ở các khu vực xa xôi.

Nghiên cứu này bổ sung vào khối lượng nghiên cứu ngày càng tăng về việc sử dụng nấm - một vương quốc sự sống rộng lớn và "chưa được khai thác hết" - để tạo ra mọi thứ từ quần áo và nhà cửa cho đến các sản phẩm thay thế thịt.

Sau đây là cách pin nấm, được phát triển tại Phòng thí nghiệm khoa học và công nghệ vật liệu liên bang Thụy Sĩ (Empa), có thể tạo ra điện.

“Pin sống” đầu tiên

Nói một cách chính xác, các nhà nghiên cứu của Empa giải thích, pin nấm là một tế bào nhiên liệu vi khuẩn. Giống như tất cả các sinh vật sống, vi sinh vật chuyển đổi chất dinh dưỡng thành năng lượng. Tế bào nhiên liệu vi khuẩn sử dụng quá trình trao đổi chất này và thu một phần năng lượng dưới dạng điện.

"Lần đầu tiên, chúng tôi đã kết hợp hai loại nấm để tạo ra một tế bào nhiên liệu hoạt động", nhà nghiên cứu Carolina Reyes của Empa chia sẻ

Theo đó, ở phía âm (hoặc cực dương) của 'pin' là một loại nấm men có quá trình trao đổi chất giải phóng electron. Nó được bổ sung bởi một loại nấm mục trắng ở phía dương (cực âm) sản xuất ra một loại enzyme đặc biệt, cho phép các electron được bắt và dẫn ra khỏi tế bào. Nấm ăn đường đơn, được thêm vào các ô pin. 

"Bạn có thể lưu trữ pin nấm ở trạng thái khô và kích hoạt chúng tại chỗ chỉ bằng cách thêm nước và chất dinh dưỡng", bà Reyes giải thích.

Nói cách khác, nấm không được "trồng" vào pin mà là một phần của nền tảng vật liệu ngay từ đầu.

Pin được in 3D để cấu trúc các điện cực theo cách cụ thể giúp vi sinh vật dễ dàng tiếp cận các chất dinh dưỡng. Các tế bào nấm được trộn vào mực in - không phải là một kỳ tích dễ dàng đối với các nhà nghiên cứu liên ngành.

"Thật khó để tìm ra một vật liệu mà nấm có thể phát triển tốt", Gustav Nyström, giám đốc phòng thí nghiệm Vật liệu gỗ và xenlulo của Empa cho biết.

"Nhưng mực cũng phải dễ in ra mà không làm chết các tế bào - và tất nhiên chúng tôi muốn nó dẫn điện và có thể phân hủy sinh học", ông nói thêm. 

Nhờ kinh nghiệm trong việc in 3D các vật liệu mềm, có nguồn gốc sinh học, nhóm nghiên cứu có thể sản xuất ra loại mực phù hợp dựa trên xenlulo. Các tế bào nấm thậm chí có thể sử dụng xenlulo làm chất dinh dưỡng bổ sung và do đó giúp phân hủy pin sau khi sử dụng.

Pin nấm có thể được sử dụng ở đâu?

Ứng dụng thiết bị điện sử dụng pin nấm hiện chưa phổ biến, vì các tế bào nấm chưa tạo ra nhiều điện. Tuy nhiên, theo các nhà nghiên cứu, pin nấm vẫn có thể cung cấp đủ điện cho các thiết bị cảm biến nhiệt độ sử dụng trong nhiều ngày để phục vụ sản xuất nông nghiệp hoặc hoạt động nghiên cứu ở vùng xa xôi. 

Bên cạnh đó, các nhà khoa học lưu ý pin nấm mới chỉ là bước khởi động ban đầu, họ vẫn cần tiếp tục thực hiện thêm nghiên cứu để khám phá thêm tiềm năng ứng dụng của nấm. 

"Nấm vẫn chưa được nghiên cứu và sử dụng đầy đủ, đặc biệt là trong lĩnh vực khoa học vật liệu", Reyes và Nyström nhấn mạnh.

Trong tương lai, các nhà nghiên cứu có kế hoạch chế tạo pin nấm mạnh hơn và bền hơn, đồng thời tìm kiếm các loại nấm khác có thể cung cấp điện, qua đó đóng góp thêm một công cụ khác cho nỗ lực chuyển dịch năng lượng sạch.