Ученые из Университета Бингемтона разработали искусственные растения, способные вырабатывать электроэнергию и очищать воздух в помещениях. Эти «растения будущего» с фотосинтезирующими бактериями могут генерировать напряжение 2,7 В и мощность 140 мкВт, что достаточно для питания портативных устройств. Уровень углекислого газа в помещении при этом снижается на 90 %. Вода и питательные вещества поступают в «растение» посредством транспирации и капиллярного эффекта, имитируя естественные процессы.
Исследователи создали искусственный лист, используя пять биологических солнечных элементов с фотосинтезирующими бактериями. Сначала они сделали это «ради развлечения», но вскоре поняли, что у технологии есть перспективы. Они изготовили первое «растение» с пятью листьями и проверили его способность улавливать углекислый газ и генерировать кислород.
Каждый искусственный лист генерирует электричество в процессе фотосинтеза, при этом вода и питательные вещества поставляются через транспирацию и капиллярное действие, как в естественных растительных системах. Транспирация — движение воды через растение и ее испарение через наружные органы растения, такие как листья, стебли и цветки.
Устройство генерирует напряжение разомкнутой цепи 2,7 В и максимальную выходную мощность 140 мкВт. Это немного, но достаточно для питания портативной электроники.
Ученые намерены добиться мощности более одного милливатта. Также планируется интегрировать в устройство систему хранения энергии, например, литий-ионные батареи или суперконденсаторы.
Для повышения долговечности системы можно использовать несколько видов бактерий. Автоматизированные системы подачи питательных веществ и воды позволят сократить необходимость в обслуживании «растения».
Устройство обеспечивает не только возобновляемую электроэнергию, но и очищение воздуха. Уровень углекислого газа (CO₂) в помещениях зачастую значительно выше, чем на улице. В городах люди проводят более 80 % своего времени в зданиях, что может негативно сказаться на их здоровье. Искусственные растения с цианобактериями усиливают улавливание углерода в помещениях, одновременно преобразуя CO₂ в кислород (O₂) и биоэлектричество.
Искусственные растения используют внутреннее освещение для активации фотосинтеза, снижая уровень углекислого газа в помещении на 90 % — с 5000 до 500 частей на миллион (ppm). Этот показатель превосходит снижение на 10%, характерное для естественных растений. Таким образом, система одновременно улучшает качество воздуха, производит кислород и вырабатывает достаточно биоэлектричества для питания портативных электронных устройств.
