Een team van Zwitserse onderzoekers heeft een belangrijke mijlpaal bereikt in de duurzame energiesector: het gebruik van i paddestoelen om biologisch afbreekbare batterijen van stroom te voorzien. Dankzij het werk van de Zwitserse Federale Laboratoria voor Materiaalwetenschappen en Technologie (Empa) zou deze innovatieve technologie een keerpunt kunnen betekenen voor het voeden van apparaten in afgelegen gebieden. Maar hoe werken deze op paddestoelen gebaseerde batterijen precies?

De door Empa-wetenschappers ontwikkelde batterijen behoren tot de categorie microbiële brandstofcellenwaarin micro-organismen voedingsstoffen omzetten in energie en elektriciteit opwekken. Volgens Carolina Reyes, onderzoekster van het project, is het de eerste keer dat ze worden gecombineerd twee soorten paddenstoelen om een ​​functionele batterij te creëren.

Het proces maakt gebruik van een configuratie met twee elektroden. Aan de negatieve kant, of anode, wordt een gist gebruikt die tijdens zijn metabolisme elektronen vrijgeeft. Aan de andere kant, of kathode, een schimmel die bekend staat als witte cariës-schimmel produceert een speciaal enzym dat elektronen vangt en uit de cel geleidt. Deze paddenstoelen worden gevoed met eenvoudige suikers, geplaatst in batterijcellen.

Een uniek kenmerk van deze batterijen is hun vermogen om dat te doen gemakkelijk activerenzoals Reyes uitlegt:

Je kunt ze gedroogd bewaren en direct ter plekke activeren door water en voedingsstoffen toe te voegen.

Hoe worden paddenstoelbatterijen geproduceerd?

Het productieproces van deze batterijen is net zo innovatief als hun werking. Champignons worden niet simpelweg “toegevoegd” aan de trommels, maar vanaf het begin geïntegreerd in het basismateriaal. Dit gebeurt via een proces van 3D printen.

De elektroden zijn speciaal ontworpen om micro-organismen gemakkelijk toegang te geven tot voedingsstoffen, met behulp van een speciale inkt. Deze inkt is niet alleen biocompatibel, maar ook biologisch afbreekbaar en is gebaseerd op celluloseeen materiaal dat schimmels als extra voedingsstof kunnen gebruiken, zoals Gustav Nyström, hoofd van Empa’s Cellulose and Wood Materials-laboratorium, zegt:

De grootste uitdaging was het vinden van een materiaal waarmee de paddenstoelen goed konden groeien, gemakkelijk te extruderen was en tegelijkertijd elektriciteit geleidde.

Dankzij de ervaring van het team met het 3D-printen van biogebaseerde materialen was het mogelijk om een ​​inkt te creëren die aan al deze eisen voldoet. Bovendien dragen de schimmels aan het einde van de levenscyclus van de batterij zelf bij aan de afbraak van de batterij van binnenuit, waardoor deze volledig milieuvriendelijk wordt.

Mogelijke toepassingen van champignonbatterijen

Hoewel de productie van grote hoeveelheden elektriciteit een langetermijndoelstelling blijft, kunnen paddenstoelbatterijen al toepassingen vinden in specifieke contexten. Momenteel wekken ze voldoende energie op om kleine apparaten, zoals temperatuursensoren, meerdere dagen van stroom te voorzien. Dit maakt ze ideaal voorlandbouw of voor onderzoek in afgelegen gebieden, waar traditionele oplossingen moeilijk te implementeren zouden zijn.

Volgens Reyes en Nyström is het potentieel van schimmels nog grotendeels onontgonnen, vooral op het gebied van de materiaalkunde:

Paddenstoelen vertegenwoordigen een onderschat en weinig bestudeerd natuurrijk.

Het volgende doel is om de efficiëntie en levensduur van deze batterijen te vergroten en andere soorten schimmels te identificeren die elektriciteit kunnen produceren.