Đột phá với pin làm từ nấm, không cần sạc nhưng phải… cho "ăn"

Giữa lúc thế giới đối mặt với cuộc khủng hoảng rác thải điện tử dự kiến lên tới 75 triệu tấn vào năm 2030, các nhà khoa học tại Thụy Sĩ vừa công bố một phát minh có thể thay đổi cuộc chơi: pin làm từ nấm. Điều đặc biệt là loại pin "sống" này không cần sạc điện theo cách truyền thống, mà chỉ cần được "nuôi dưỡng" bằng nước và chất dinh dưỡng để tạo ra năng lượng.

Pin thông thường chứa đầy kim loại độc hại và các thành phần khó tái chế, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nhận thức được vấn đề này, các nhà nghiên cứu tại Empa, viện khoa học vật liệu hàng đầu Thụy Sĩ, đã tìm ra hướng đi mới từ thế giới tự nhiên. Họ đã phát triển thành công một loại pin gần như hoàn toàn từ vật liệu tự nhiên, có khả năng phân hủy sinh học hoàn toàn và có thể làm phân hữu cơ.

Các nhà khoa học Thụy Sĩ tạo ra pin nấm đầy đột phá.

Loại pin nấm này được tạo nên từ sự kết hợp của xenlulôzơ, sáp ong và hai loại nấm cụ thể: nấm men Saccharomyces cerevisiae (thường dùng làm bánh mì, bia) và nấm mục trắng Trametes pubescens.

Bên trong cấu trúc pin, tại cực dương (anode), nấm men sẽ "ăn" đường và giải phóng các electron trong quá trình trao đổi chất. Các electron này sau đó di chuyển đến cực âm (cathode), nơi các enzim do nấm mục trắng tiết ra sẽ giúp hoàn thành mạch điện, tạo ra dòng điện ổn định.

Một điểm đáng kinh ngạc khác là quy trình sản xuất. Thay vì lắp ráp, viên pin này được "nuôi cấy" bằng cách sử dụng mực in 3D đặc biệt chứa xenlulôzơ, vật liệu carbon và chính các tế bào nấm. Nấm sẽ tự phát triển bên trong cấu trúc in 3D, được nuôi dưỡng bởi các chất dinh dưỡng tích hợp sẵn. Chỉ sau vài tuần, viên pin sẽ đạt đủ "độ chín" và sẵn sàng hoạt động.

Hiện tại, một viên pin nấm đơn lẻ có thể tạo ra điện áp khoảng 300-600 millivolt (mV) và hoạt động liên tục trong vài ngày. Khi ghép nối 4 viên, chúng đủ sức cung cấp năng lượng cho các thiết bị nhỏ như cảm biến môi trường trong khoảng 65 giờ.

Khả năng lưu trữ khô và chỉ kích hoạt khi cần bằng nước và dinh dưỡng khiến pin nấm trở nên lý tưởng cho các ứng dụng ở vùng sâu vùng xa, nông nghiệp công nghệ cao, hoặc thiết bị y tế cấy ghép - những nơi việc thay pin hoặc sạc pin gặp nhiều khó khăn.

Dù vẫn đang ở giai đoạn đầu nghiên cứu và cần cải thiện thêm về công suất cũng như tuổi thọ, phát minh pin nấm này mở ra một chương mới đầy hy vọng cho tương lai của ngành điện tử bền vững, giảm thiểu gánh nặng rác thải độc hại cho hành tinh.