Blauwalgen die in een soort mini-aquarium op een vensterbank zaten, hebben zes maanden lang een computer van energie voorzien. Dat deden ze door middel van fotosynthese.
Een computer heeft een half jaar lang gedraaid op de energie van blauwalgen die in een afgesloten bak op een vensterbank leefden. Deze verrassende energiebron zou in de toekomst kleine apparaten goedkoop van stroom kunnen voorzien, zonder gebruik te maken van de zeldzame en niet-duurzame materialen die in batterijen zitten.
Biochemicus Christopher Howe van de Britse universiteit van Cambridge en zijn collega’s bouwden een kleine behuizing van aluminium en doorzichtig plastic, ter grootte van een AA-batterij. Daarin plaatsten zij een kolonie van cyanobacteriën. Deze ‘Synechocystis sp. PCC 6803’, beter bekend als blauwalgen, produceren zuurstof wanneer zij aan zonlicht worden blootgesteld. Dat doen ze door middel van fotosynthese.
‘Ik probeer robots te ontwikkelen die ook echt een nieuwe stap maken’
Hoe werkt vliegen? Dat lijkt een simpele vraag, maar voor luchtvaarttechnicus en bioloog David Lentink is het een levenslange zoektocht.
Tijdens de coronalockdown nam teamlid Paolo Bombelli het apparaat mee naar huis, waar hij het op de vensterbank zette. Daar stond het ding van februari tot augustus. In die tijd leverde het een continue spanning over de anode en de kathode, die een microprocessor aandreven.
Rekenkracht
Om te zorgen dat de computer daadwerkelijk rekenkracht verbruikte, lieten de onderzoekers hem steeds 45 minuten lang sommen maken met opeenvolgende gehele getallen. Voor die taak was 0,3 microwatt aan energie nodig. Na de sommen stond de computer 15 minuten lang stand-by, wat 0,24 microwatt vergde. Vervolgens sloeg hij opnieuw aan het rekenen.
De computer registreerde zelf de stroomafgifte van het algenapparaat. Deze gegevens sloeg hij op in de cloud, zodat de onderzoekers ze konden inzien.
In de zes maanden die het experiment duurde, waren er geen stroomonderbrekingen. Ook na het experiment bleven de cyanobacteriën nog eens zeker zes maanden lang stroom produceren.
Zelf stroom maken
Howe ziet twee mogelijke verklaringen voor hoe deze energiebron werkt. Ten eerste kunnen de blauwalgen zelf de elektronen produceren die een stroompje vormen. Ook kunnen ze omstandigheden creëren waarin de aluminiumanode in de bak wordt aangetast door een chemische reactie waarbij elektronen vrijkomen. Omdat de anode na het experiment nog steeds intact leek, vermoeden de onderzoekers dat de blauwalgen zelf het grootste deel van de stroom produceren.
De algenbron kan worden opgeschaald voor grotere toepassingen, zegt Howe, maar er is vervolgonderzoek nodig om vast te stellen hoe haalbaar dat is. ‘Het is niet helemaal rechttoe rechtaan’, zegt hij. ‘Als je er een op je dak zet, levert dat in dit stadium nog niet genoeg stroom voor je huis. Daar moet nog heel wat aan gebeuren. Maar het zou zinvol kunnen zijn in landelijke gebieden van lage- en middeninkomenslanden, bijvoorbeeld in toepassingen waar een kleine hoeveelheid stroom heel nuttig kan zijn, zoals bij het opladen van een mobiele telefoon.’
Voedseloverschot
De blauwalgen maken tijdens de fotosynthese hun eigen voedsel. Het apparaat kan daardoor zelfs stroom leveren tijdens donkere perioden: volgens de onderzoekers maken ze genoeg overtollig eten om daar in de duisternis een tijdje op te kunnen teren.
De onderzoekers hebben geëxperimenteerd met het maken van een soortgelijke behuizing van lege plastic flessen. Ze denken dat deze apparaten zo heel goedkoop kunnen worden geproduceerd. Ook hebben zij inmiddels algensoorten gevonden die voor een hogere stroomsterkte zorgen. Binnen vijf jaar hopen ze hun werk op de markt te brengen.
