Forscher:innen lassen Computer ein Jahr lang mit „Algenenergie“ laufen
Forscher:innen der University of Cambridge ist es zusammen mit dem britischen Chipkonzern ARM in einem Experiment mittels einer Blaualge gelungen, einen Mikroprozessor mit Strom zu versorgen. Seit nunmehr einem Jahr läuft der Mikrochip nun und nutzt den Strom, der während der Fotosynthese aus nichts weiter als Umgebungslicht erzeugt wird.
Strom aus natürlichem Licht und Wasser
Die Stromquelle, deren Größe mit einer AA-Batterie vergleichbar ist, nutzt Synechocystis, eine ungiftige Algenart, die ausschließlich per Fotosynthese Energie aus der Sonne gewinnt. Die dabei erzeugte niedrige elektrische Spannung wird dann mit einer Aluminiumelektrode zur Stromversorgung des Mikroprozessors genutzt.
Der Mikrochip besteht aus gängigen, kostengünstigen und recycelbaren Materialien und könnte hunderttausendfach repliziert werden, um eine große Anzahl kleiner Geräte mit Strom zu versorgen. Vor allem im Bereich „Internet of Things“ können sich die Wissenschaftler:innen einen Einsatz der „Algenenergie“ vorstellen, die eine umweltfreundliche Alternative zu Lithium-Ionen-Akkus liefert.
Diese Vorteile hat die Stromquelle gegenüber Akkus
Einer der Autoren des Papers, Professor Christopher Howe vom Department of Biochemistry an der University of Cambridge, erklärte: „Unser fotosynthetisches Gerät kann sich nicht wie eine Batterie entleeren, weil es kontinuierlich Licht als Energiequelle verwendet.“ In dem Experiment wurde ein extrem sparsamer 32-Bit-ARM-Cortex-M0+-Prozessor benutzt, der häufig in smarten IoT-Geräten zum Einsatz kommt.
Algen liefern Strom auch in der Dunkelheit
Die Testumgebung des Versuchs wird „häusliche Semi-Outdoor-Umgebung“ genannt, da das System in einer häuslichen Umgebung und halb im Freien unter natürlichen Lichtverhältnissen und den üblichen Temperaturschwankungen betrieben wurde. Die Algen lieferten dabei auch in der Nacht Strom, was dem Computer erlaubte, Messdaten durchgehend in die Cloud zu übermitteln.
Die Forscher:innen glauben auch den Grund dafür zu kennen: Während der Fotosynthese stellen die Algen nämlich ihre eigene Nahrung her und verarbeiten wohl einen Teil davon erst, wenn kein Licht mehr vorhanden ist. Dadurch kann auch weiterhin elektrischer Strom erzeugt werden.
Versuch übertrifft Erwartungen der Forscher:innen
Die Wissenschaftler:innen waren überrascht darüber, wie gut das Experiment verlief. „Wir waren erstaunt, wie konsistent das System über lange Zeit funktioniert“, sagt Paolo Bombelli, Erstautor der Studie, die im Journal „Energy & Environmental Science“ veröffentlicht wurde. „Wir dachten, es würde nach ein paar Wochen aufhören zu funktionieren, aber es lief einfach weiter.“
