Hệ thống chứa tảo lục lam cung cấp năng lượng cho máy tính. Ảnh: Paolo Bombelli
Chuyên gia Christopher Howe tại Đại học Cambridge cùng các đồng nghiệp vận hành một máy tính trong 6 tháng với nguồn năng lượng là tảo lục lam. Nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Energy & Environmental Science hôm 12/5.
Trong nghiên cứu, vi khuẩn lam Synechocystis sp. PCC 6803 - thường gọi là tảo lục lam, có thể tạo ra oxy thông qua quá trình quang hợp khi tiếp xúc với ánh nắng - được đựng trong một hộp kín với kích thước tương đương pin AA làm bằng nhôm và nhựa trong.
Máy tính được đặt trên bệ cửa sổ tại một ngôi nhà của nhóm nghiên cứu trong thời gian phong tỏa do Covid-19 từ tháng 2 - 8/2021. Trong thời gian này, pin làm từ tảo lục lam đã cung cấp dòng điện liên tục qua cực dương và cực âm để vận hành một bộ vi xử lý.
Máy tính hoạt động theo chu kỳ 45 phút. Nhóm nhà khoa học dùng nó để tính tổng các số nguyên liên tiếp nhằm mô phỏng công việc tính toán, đòi hỏi 0,3 microwatt điện, và 15 phút ở chế độ chờ, cần 0,24 microwatt. Bộ vi điều khiển đo đạc đầu ra của thiết bị và lưu trữ dữ liệu này trên đám mây để nhóm nghiên cứu phân tích.
Howe cho biết, có hai giả thuyết tiềm năng về nguồn điện. Thứ nhất là bản thân vi khuẩn tạo ra các electron, từ đó sinh ra dòng điện. Thứ hai, vi khuẩn tạo ra các điều kiện khiến cực anode nhôm trong hộp bị ăn mòn trong phản ứng hóa học sản sinh electron. Thí nghiệm được tiến hành mà anode không mòn đáng kể. Do đó, nhóm nghiên cứu tin rằng vi khuẩn sản xuất phần lớn dòng điện.
Theo Howe, phương pháp mới có thể tăng quy mô áp dụng nhưng cần nghiên cứu thêm để xác định xem tăng lên bao nhiêu. Ông cho biết, việc đặt một thiết bị trên mái nhà sẽ không cung cấp đủ điện cho hộ gia đình. Nhưng thiết bị sẽ hữu ích ở khu vực nông thôn của những nước có thu nhập thấp và trung bình, hoặc với những công việc mà một ít năng lượng cũng hữu ích, ví dụ như cảm biến môi trường hoặc sạc điện thoại di động.
Vi khuẩn tạo ra thức ăn của mình khi quang hợp và pin có thể tiếp tục sản xuất điện kể cả khi trời tối. Các nhà nghiên cứu cho rằng điều này là do vi khuẩn xử lý thức ăn dư thừa.
Nhóm chuyên gia tin rằng có thể chế tạo các thiết bị hiệu quả với giá rẻ và việc ứng dụng thương mại sẽ khả thi trong vòng 5 năm. Họ cũng đã tìm thấy các loài tảo khác tạo ra dòng điện mạnh hơn và khẳng định, các máy phát điện quang hợp tương tự có thể trở thành nguồn cung cấp năng lượng cho nhiều thiết bị nhỏ trong tương lai mà không cần đến những vật liệu hiếm và không bền vững trong pin.
Thu Thảo (Theo Interesting Engineering)