Бактерії і волога - ще один поновлюване джерело екологічно чистої енергії
На земній кулі існує кілька поновлюваних джерел енергії природного походження. Це світло Сонця, вітру, геотермальна енергія і процеси випаровування води світового океану. І якщо перші джерела з перерахованого списку вже досить освоєні людьми, то до останнього з них люди навіть ще і не торкалися із-за складності його використання. Перші кроки у бік використання вологи повітря в якості джерела енергії зробили дослідники з інституту Вайса, Колумбійського університету і університету Лойола, Чикаго. Цій групі дослідників вдалося створити експериментальну модель генератора, який виробляє електричну енергію за допомогою гумових листів, покритих спорами бактерій певного виду, які скорочуються у відповідь на зміни вологості навколишнього повітря.
Створення "бактеріального" електричного генератора стало можливим завдяки дослідженням, проведеним в 2012 році. Тоді вчені з'ясували, що нешкідливі бактерії виду Bacillus subtilis, потрапивши в несприятливі умови навколишнього середовища, до яких можна віднести відсутність вологи, зменшуються в розмірах і перетворюються в тверді зморшкуваті суперечки. Але, коли в контакт з цими суперечками знову вступає волога, вони моментально повертаються до їх оригінальній формі, збільшуючись в розмірах.
Здатність бактерій стискатися в суперечки і відновлювати початкову форму навела вчених на думку, що їх можна використовувати в якості акумуляторів енергії. Озгур Сахін (Ozgur Sahin), доктор філософії з інституту Вайз взяв тонку кремнієву пластину і покрив її розчином, що містить колонію бактерій Bacillus subtilis. Такий крок був зроблений для того, щоб зробити можливим вимірювання сили деформації, джерелом якої є бактерії, що реагують на зміни вологості навколишнього середовища. На подив дослідників, для того, щоб побачити дію бактерій, їм не довелося використовувати ні високоточний атомно-силовий мікроскоп, ні навіть звичайний оптичний мікроскоп. Деформацію кремнієвої пластини, що виникає у відповідь на зміну вологості від дихання людини, можна було побачити неозброєним оком.
Провівши подальші експерименти і розрахунки, вчені з'ясували, що бактерії Bacillus subtilis є неймовірно сильними. Тонка пластикова пластина, вкрита спорами бактерій, змогла зробити зусилля в 1000 разів перевершує зусилля, яке здатні зробити людські м'язи схожих розмірів і маси, і такий результат був отриманий при переході від сухого сонячного дня до вологого туманного вечора. Отримані експериментальні дані в сукупності з теоретичними розрахунками показали, що 1 фунт (0.45 кг) сухих спор бактерії Bacillus subtilis при зміні вологості може справити силу, здатну підняти середній автомобіль на висоту одного метра.
Після цього, вчені провели експерименти, використовуючи кремній, гуму, різні пластики та інші матеріали в якості підкладки, на яку наноситься плівка із спор бактерій. Як не дивно, найкращі результати показала звичайна гума, яку дослідники використовували конструкції експериментального "бактеріального" електрогенератора. Цей електрогенератор виготовлений з блоків конструктора Лего і в ньому знаходиться мініатюрний вентилятор, магніт, і гумові смуги, покриті злам спор бактерій Bacillus subtilis. У відповідь на зміни вологості навколишнього середовища гумові стрічки скорочуються, змушуючи обертатися магніт, поле якого збуджує електричний струм в обмотках розташованих поруч котушок.
Створений досвідчений генератор має вкрай малу ефективність. Але вчені вже працюють над подальшим удосконаленням технології, спори створеного за допомогою генної інженерії штами бактерій Bacillus subtilis вже можуть акумулювати в два рази більше енергії, ніж спори оригінальних бактерій, а пізніше вчені планують домогтися ще більшого значення кількості аккумулируемой енергії. Збільшення ефективності роботи мікроорганізмів в недалекому майбутньому зможе бути використано для отримання енергії у регіонах, де мають місце великі добові коливання вологості повітря, на узбережжях морів, океанів і поблизу штучних водойм.
"Сонце і вітер носять вкрай непостійний характер. Бувають моменти, коли Сонце не світить і вітер не дме. У цих умовах можна буде використовувати тільки зміни вологості повітря, які за допомогою спеціальних генераторів мають шанс стати ще одним джерелом екологічно чистої енергії".