In alcune aree remote del mondo o in Paesi del Terzo Mondo, batterie e prese elettriche sono considerati veri e propri beni di lusso. Gli operatori sanitari, in queste zone, non dispongono di elettricità per alimentare i dispositivi diagnostici ed è assai improbabile reperire in commercio batterie. Per questo motivo, sono necessari nuovi generatori elettrici a basso costo. In una recente ricerca scientifica, gli studiosi hanno inventato un nuovo tipo di batteria “usa e getta” fatta di carta e alimentata da batteri, che potrebbe superare definitivamente queste sfide. Gli sforzi da parte degli scienziati per migliorare l’efficienza delle batterie sono sempre più numerosi. I risultati della ricerca sono stati presentati al 256˚ National Meeting & Exposition della American Chemical Society (ACS).
Bio-Batteria di carta alimentata dai batteri: ecco lo studio dei ricercatori
In certe zone della Terra trovare una presa elettrica ed una batteria può essere un vero e proprio problema per gli abitanti e, soprattutto, per gli operatori sanitari. Per questo, i ricercatori si impegnano costantemente a reperire soluzioni utili per risolvere questo problema rilevante. “La carta ha vantaggi unici come materiale per i biosensori“, afferma Seokheun (Sean) Choi, Docente di ingegneria elettrica ed informatica della Thomas J. Watson School della Binghamton University. “È economica, usa e getta, flessibile e ha una superficie consistente. Tuttavia, i sensori sofisticati richiedono un alimentatore. Le batterie che in genere troviamo in commercio sono troppo dispendiose e costose e non possono essere integrate in supporti cartacei. La migliore soluzione è una bio-batteria a base di carta”. I ricercatori hanno sviluppato biosensori a base di carta usa e getta per la diagnosi di patologie, nonché per la rilevazione di contaminanti nell’ambiente circostante. Molti di questi dispositivi fanno affidamento sulle variazioni di colore per riportare un risultato, ma spesso non sono molto sensibili. Per aumentare la sensibilità, i biosensori hanno bisogno di un alimentatore. Choi ha inventato una batteria di carta, alimentata da batteri, che può essere facilmente incorporata in questi dispositivi monouso. Choi e i suoi colleghi dell’Università di New York hanno costruito una batteria di carta stampando sottili strati di metalli e di altri materiali su una superficie di carta e hanno aggiunto batteri exoelettrogeni resi inattivi mediante processo di liofilizzazione. Gli exoelettrogeni sono un ceppo di batteri in grado di trasferire elettroni al di fuori delle loro cellule. Gli elettroni, che vengono generati quando i batteri producono energia per sé stessi, transitano attraverso la membrana cellulare. Possono quindi entrare in contatto con elettrodi esterni e alimentare la batteria. Per attivare la batteria, i ricercatori hanno aggiunto acqua o saliva, che servono per reidratare il materiale biologico. I ricercatori hanno studiato anche come l’ossigeno influisce sulle prestazioni del dispositivo. L’ossigeno, che passa facilmente attraverso la carta, assorbe gli elettroni prodotti dai batteri exoelettrogeni prima che raggiungano l’elettrodo. Il team ha scoperto che sebbene l’ossigeno riduca leggermente la produzione di energia, l’effetto è trascurabile. La batteria di carta “usa e getta” ha una durata di circa quattro mesi. Choi ed il team di ricerca stanno lavorando per migliorare le prestazioni dei batteri, consentendo una maggiore durata. “Anche le prestazioni energetiche devono essere migliorate di circa 1.000 volte per la maggior parte delle applicazioni quotidiane“, ha affermato Choi. Ciò potrebbe essere ottenuto collegando più batterie di carta e sta cercando partner industriali per la sua commercializzazione.
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