電気的な真菌 (Electric fungi)

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2025-01-09 スイス連邦材料試験研究所 (EMPA)

スイス連邦材料科学技術研究所(Empa)の研究チームは、3Dプリンターを用いて生分解性の菌類バッテリーを開発しました。このバッテリーは、充電の代わりに栄養を与えることで電力を生成し、農業や環境研究などの遠隔地におけるセンサーへの電力供給が期待されます。使用後は内部から自己分解し、環境への負荷を低減します。このバッテリーは、微生物燃料電池の一種であり、微生物の代謝活動を利用して電力を生成します。従来の微生物燃料電池は主に細菌を利用していましたが、Empaの研究者たちは菌類を活用する新しいアプローチを採用しました。この成果は、持続可能で環境に優しいエネルギー源として、農業や環境モニタリングなどの分野での応用が期待されます

<関連情報>

3Dプリントされたセルロースベースの真菌電池 3D Printed Cellulose-Based Fungal Battery

Carolina Reyes,Erika Fivaz,Zsófia Sajó,Aaron Schneider,Gilberto Siqueira,Javier Ribera,Alexandre Poulin,Francis W. M. R. Schwarze,and Gustav Nyström
ACS Sustainable Chemistry & Engineering  Published: October 15, 2024
DOI:https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.4c05494

Abstract

電気的な真菌 (Electric fungi)

Growing e-waste and the dwindling of nonrenewable materials underscore the urgency to develop electronics based on renewable natural resources. Using cellulose as a material for 3D printing living fungal electrodes is a novel way to harness their metabolic activity for potential use in electrochemical devices. This study shows that the yeast Saccharomyces cerevisiae and the white-rot fungus Trametes pubescens in combination with cellulose nanocrystals and cellulose nanofibrils can be 3D-printed and that both fungi grow inside the inks. Adding carbon black and graphite flakes to the inks makes them electronically conductive for potential use as electrodes in fungal batteries, specifically microbial fuel cells (MFCs). A single battery produces a maximum power density of 12.5 μW/cm2 and a maximum current density of 49.2 μA/cm2 (22 kΩ). These fungal biobatteries can produce between 300 and 600 mV for several days, delivering 3–20 μA for external loads between 10 and 100 kΩ. Attaching four batteries in parallel can power a small sensor for 65 h. Also, a fully biodegradable fungal MFC can be constructed with beeswax and a customized cellulose proton exchange membrane. This is the first study that reports on 3D-printed cellulose-based fungal electrodes in an MFC.

0402電気応用
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