Eмисия новини
Размер на шрифта
Българско национално радио © 2025 Всички права са запазени

Вече се произвежда електричество с хартия и ензими

Д-р Джулс Хамънд
Снимка: личен архив

Миниатюрните батерии са сложни, скъпи и неекологични за събиране и рециклиране. Вече има тънки, леки и гъвкави хартиени биогоривни клетки, които са биоразградими, екологични и икономически изгодни. Технологията е разработена в Университета в Гренобъл, Франция.

Хартиени биогоривни клетки използват ензими за преобразуване на глюкозата и кислорода в електричество, осигурявайки органично и компостируемо енергийно решение. Те са органични, икономични, ефективни, без метал, безопасни и устойчиви.

Технологията беше финалист на симпозиума за научни предприятия на срещата на върха за наука в Берлин Falling walls 2022 и предизвика голям интерес, а само месец преди това спечели наградата Good4Nature на Summit of Minds на Monthly barometer.

Наградата отличава далновидни нововъзникващи предприятия, които предлагат новаторски решения за защита на природата и насърчаване на икономическия растеж.

Д-р Джулс Хамънд е изпълнителен директор и съосновател на научния старт ъп BeFC към Университета в Гренобъл, която заменя конвенционалните миниатюрни батерии с нова технология – екологично и устойчиво енергийно решение на базата на биоензимите.

Д-р Джулс Хамънд: За разлика от батериите, които съхраняват енергия чрез реактивни метали, ние използва ензими за преобразуване на биогорива като глюкоза и кислород в електричество.

Аз съм част от изследователска група, която търси начини да събира енергията от глюкозата и кислорода в кръвта, за да захранва с нея пейсмейкъри и инсулинови помпи в тялото.

Ние сме световният лидер в имплантируеми биогоривни клетки, които събират кислород и глюкоза от кръвния поток и ги превръщат в електричество с помощта на ензими. Идеята е, че можете да вземете енергията, съхранявана в тези биогорива и да захраните с нея устройства като пейсмейкъри, или инсулинови помпи, не е необходимо да имате батерии за тях в тялото си. Хората, които с инсталиран пейсмейкър трябва да сменят батерията на всеки три, пет, седем години, а сърдечната операцията е сложна, има риск от инфекции, докато при биогоривните клетки, винаги имате тази енергия, тя тече през тялото ви, разпространява се в него чрез кръвта ви. Това е естествен начин за превръщане на биогорива в електричество.

На какъв етап са изследванията, хората вече могат ли да ги слагат в телата си?

В настоящия момент все още не, но нашата изследователска група беше първата в света, която имплантира биогоривни клетки, не в човек, направихме го с мишки и плъхове. Установихме че технологията работи, ключовото нещо е да използвате ензимите, за да преобразувате биогоривните клетки.

Кога ще започнете клинични изпитвания с хора?

„Клиничните изпитвания с хора планираме след 10 или 20 години.“

Защо трябва да чакаме токова дълго?

По много причини, някои са етични, но най-вече поради сложността и сериозността на материята, защото усложненията, при провал, биха били много големи.

Нашата изследователска група разработва някои модели за защита на тази технология и решихме да се отклоним от имплантируемите. Решихме първо да демонстрираме нашата технология извън тялото – първо създадохме дигитални тестове за бременност и за овулация.

Познавате обичайните тестове с екран, на който виждате резултата, но при нас цифровият отговор не показва само дали сте бременна или не сте, но показва и откога сте бременна, т.е. в коя седмица сте.

За някои жени и за специфични медицински изследвания това е много важно, не само, за да знаете дали можете да направите аборт например, но и заради медицински състояния, при които е важно да се знае колко висока е концентрацията на даден биомаркер, така че решихме да заменим алкалните и литиевите батерии в тези дигитални тестове с нашата технология с хартиени биогоривни клетки. Когато изхвърлите използвания тест, вие не въздействате върху околната среда, защото източникът на енергия е органичен, има хартиена основа, не съдържа метал, и е компостируем.

И стигаме до това, което представихте тук на Falling Walls и което виждам в ръката ви. То е квадратно, около 3 см на 4 см, плоско, от хартия, в него има някакви малки точици. Какво е това?

Това е нашата биоензимна горивна клетка, която използва ензими в електродите, за да преобразува биогоривата в електричество.

Това същото нещо ли е, което ще използвате след десет – 20 години в човешки тела?

Да, но ще бъде с миниатюрни размери. Това, което виждате, е хартия с размерите на пощенска марка, материалите са органични, в него няма нито пластмаса, нито метал, нашата технология е биосъвместима.

Това всъщност е батерия, но без пластмаса или метал. Какво съдържа?

Съдържа само въглерод и целулоза.

Имаме малки въглеродни електроди, към тях прикрепяме ензими, за което  използваме целулоза, в случая хартия, за да капсулираме, да интегрираме въглеродните електроди в нея.

Органичните ензими са изградени от въглерод, водород, кислород, те се синтезират в огромен промишлен мащаб – виждаме ензими в перилните препарати, знаем за ензимите в процесите на готвене и за ензимите в напитките.

Ние използваме тези ниско въглеродни интензивни техники, за да произвеждаме същите ензими тук в нашите устройства, след това съхраняваме глюкозата и захарта вътре в хартията, като импрегнираме хартията с глюкоза.

Единственото нещо, което нашите клетки с биогорива правят, е да събират кислород от въздуха. Все пак в повечето среди има въздух, тази технология не би работила в космоса, например.

Ясно е как ще се използва и колко ще е полезна тази технология след 10-20 години, но какви са приложенията й в наши дни?

Има приложения и сега. Споменах за първата концепция, за дигиталните медицински тестове – за бременност и за овулация, но вече виждаме много повече възможности,

Например използват се, когато искате да имате дистанционен сензор, който да съхранява данни локално и след това да ги изпраща безжично към облак или по интернет, има приложение и в логистиката, за да бъде възможно наблюдаването на движението на активите в дадена дистрибуторска верига.

Освен това има приложение и в индустрия 4.0 за проследимост или прозрачност. В Индустрия 4.0 се използва за разбирането на запасите във веригите за доставки или в хранително-вкусовата промишленост, където искате да гарантирате определено качество в различни моменти от производствения процес. Това са примери на smart индустрия – да се получават и предоставят повече данни, или да имаме представа за слабите места във веригата за доставки или пък да разбираме къде са проблемите с качеството по време на обработката, има и много други приложения, особено в здравните и медицинските грижи.

Една област, в която работим с наши партньори, е интелигентната грижа за рани.

Има хора с остри или с хронични рани, например хронични рани имат диабетиците, те често имат проблеми със зарастването на тези рани.

С нашата технология захранвате цифров сензор, който следи раната и сте сигурни, че сменяте превръзката на раната в точното време, защото ако смените превръзката твърде рано, може да увредите раната допълнително, а ако смените превръзката твърде късно, разбира се, в раната може да пораснат бактерии, което да доведе до усложнени инфекции, Това е пример за захранване на цифрови сензори, за постоянно получаване на информация.

Тази технология няма недостатъците от изхвърлянето на батерии като отпадъци, всичко в нея е разградимо.

Д-р Джулс Хамънд е изпълнителен директор и съосновател на научния старт ъп 

Той е с бакалавърска и магистърска степен по електронно инженерство, докторат по нанопроизведени биосензори от Университета на Бат, Обединеното кралство. Присъединява се към групата за разработване на биоензимни клетки на Serge Cosnier Serge - изследователски директор в CNRS в катедрата по молекулярна химия в университета в Гренобъл, Франция. Там е създадено и научното предприятие BeFC, фокусирано върху разработването на екологични и устойчиви енергийно решение за електрониката.

По публикацията работи: Росица Михова


Последвайте ни и в Google News Showcase, за да научите най-важното от деня!  
Акцентите от деня са и в нашата Фейсбук страница. Последвайте ни. За да проследявате всичко най-важно в сферата на културата, присъединете се към групата БНР Култура.
ВИЖТЕ ОЩЕ

Мароко и България са големи международни туристически дестинации и държави с вековна история

"Кралство Мароко, както и България, е една голяма туристическа дестинация и както вашата страна е една държава на повече от 12 века – позната с културното си разнообразие и възможности, както и със своята толерантност. Мароко е територия на която през вековете различни националности са живели съвместно заедно. Мароко е кралство, което не престава да..

публикувано на 04.08.25 в 13:45
проф. Радостина Александрова

Учени създават човешка ДНК от нулата

Учени се заеха да създадат човешка ДНК от нулата. Това може само да ни накара да подкрепяме науката. За момента никой не планува създаване на модифицирани хора, това не стои на дневен ред, заяви в предаването "Следобед за любопитните" вирусологът от БАН проф. Радостина Александрова. “Проектът, който започва, се финансира от Welcome trust –..

публикувано на 04.08.25 в 09:40

Една почти Божествена градина

Така определят Университетската ботаническа градина в Балчик Росен Мирчев и Асен Масларски. Водещите на "И рибар съм, и ловец съм" бяха поканени да гостуват там, за да се включат в празненствата по повод 70-годишнината на този паметник на културата и защитена местност по Закона за защитените територии, а наред с това и един от 100-те национални..

публикувано на 04.08.25 в 08:40

Астробиологията е наука на бъдещето

Астробиологията се занимава с изучаването на възможностите за  живот на други планети и космически тела в Слънчевата система и Вселената. Основна задача на астробиологията е доказването чрез научни методи как се е зародил животът на нашата планета. Чрез опитни постановки и сложни научни анализи се правят изводи относно възможността и..

публикувано на 03.08.25 в 09:05
Църквата „Св. Св. Кирил и Методий“ във Велес

Добре дошли във Велес

Всяко лято в град Велес в Република Северна Македония поезията е на особена почит, защото това е времето, когато в града се превежда международният литературен фестивал "Рацинови средби". Тази година 62-то издание на литературния фестивал продължи десет дни, като предложи богата литературна и музикална програма, включително литературоведски семинари,..

публикувано на 02.08.25 в 13:13