Giữa bối cảnh cuộc khủng hoảng rác thải điện tử đang diễn ra với dự báo đạt 75 triệu tấn vào năm 2030, một nhóm nghiên cứu tại Thụy Sĩ vừa giới thiệu một phát minh đầy hứa hẹn: pin làm từ nấm. Khác biệt với những loại pin truyền thống, loại pin "sống" này không cần phải sạc điện. Thay vào đó, nó chỉ cần được cung cấp nước và chất dinh dưỡng để sản sinh năng lượng. Đây có thể là bước đột phá quan trọng trong nỗ lực giảm thiểu tác động của rác thải điện tử.
Pin truyền thống thường chứa kim loại độc hại cùng các thành phần khó tái chế, gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Trước thực trạng này, các nhà nghiên cứu tại viện khoa học vật liệu Empa, một trong những cơ sở hàng đầu tại Thụy Sĩ, đã khám phá một giải pháp mới từ thiên nhiên. Nhóm nghiên cứu đã phát triển thành công một loại pin được sản xuất chủ yếu từ các vật liệu tự nhiên, với khả năng phân hủy hoàn toàn sinh học. Hơn nữa, loại pin này có thể được biến đổi thành phân hữu cơ, mở ra triển vọng bền vững cho tương lai.
Loại pin nấm độc đáo này được sản xuất từ sự kết hợp tinh tế giữa xenlulôzơ, sáp ong cùng với hai chủng nấm đặc biệt. Đó là nấm men Saccharomyces cerevisiae, thường thấy trong chế biến bánh mì và bia, và nấm mục trắng Trametes pubescens. Sự đổi mới này không chỉ mang lại tiềm năng cho ngành công nghiệp pin mà còn thể hiện khả năng bền vững trong việc sử dụng nguyên liệu tự nhiên.
Trong cấu trúc pin, ở cực dương (anode), nấm men thực hiện quá trình chuyển hóa đường, nhờ đó giải phóng electron. Những electron này tiếp tục di chuyển đến cực âm (cathode). Tại đây, các enzym do nấm mục trắng sản sinh ra sẽ hoàn tất mạch điện. Kết quả là một dòng điện ổn định được hình thành.
Quy trình sản xuất viên pin này thực sự đáng kinh ngạc. Thay vì phương pháp lắp ráp truyền thống, viên pin được "nuôi cấy" thông qua công nghệ in 3D tiên tiến. Mực in đặc biệt bao gồm xenlulôzơ, vật liệu carbon cùng với các tế bào nấm. Những tế bào nấm này sẽ tự phát triển bên trong cấu trúc in 3D, nhờ vào sự cung cấp chất dinh dưỡng tích hợp sẵn. Chỉ sau vài tuần, viên pin hoàn toàn đạt độ chín và sẵn sàng đi vào hoạt động.
Một viên pin nấm đơn lẻ hiện tạo ra điện áp từ 300 đến 600 millivolt (mV) và có khả năng hoạt động liên tục trong vài ngày. Khi kết hợp bốn viên pin, chúng cung cấp đủ năng lượng cho các thiết bị nhỏ như cảm biến môi trường, kéo dài thời gian sử dụng lên tới 65 giờ.
Pin nấm nổi bật với khả năng lưu trữ năng lượng khô, chỉ kích hoạt khi tiếp xúc với nước và dinh dưỡng. Điều này làm cho chúng trở thành giải pháp lý tưởng cho các ứng dụng ở vùng sâu vùng xa, trong nông nghiệp công nghệ cao, cùng với thiết bị y tế cấy ghép. Tính năng này cực kỳ hữu ích, đặc biệt ở những nơi việc thay pin hay sạc gặp nhiều khó khăn.
Mặc dù hiện tại vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu, pin nấm đang cho thấy triển vọng đầy hứa hẹn cho tương lai của ngành điện tử bền vững. Với tiềm năng cải thiện về công suất và tuổi thọ, phát minh này có khả năng góp phần quan trọng trong việc giảm thiểu rác thải độc hại trên hành tinh. Chúng ta có thể kỳ vọng vào một tương lai xanh hơn nhờ vào những tiến bộ trong công nghệ này.
