Znanstvenici su osmislili i stvorili potpuno punjivu bateriju, u potpunosti napravljenu od hrane, glasila je vijest koju smo nedavno objavili na stranicama Buga u našem redovnom Tjednom pregledu znanstvenih i tehnoloških dostignuća. Napravljena od potpuno jestivih tvari, ova se baterija nakon upotrebe može sigurno otopiti u želucu. 

Prvi primjer

Ovaj pothvat izveli su istraživači molekularne elektronike na Talijanskom institutu za tehnologiju (Istituto Italiano di Tecnologia, IIT) pod vodstvom dr. Marija Caironija, a projekt je odradio Ivan Ilić, Splićanin koji je studirao u Zagrebu i Berlinu, gdje je i doktorirao. 

"Naša baterija je prvi primjer potpuno jestive baterije. Kao i svaka druga baterija, i ova ima katodu i anodu", objašnjava Ivan. "Kad se baterija puni, elektroni teku od katode prema anodi i obrnuto dok se prazni. Naša katoda bazirana je na kvercetinu, spoju koji se nalazi u mnogo hrane, naprimjer u kaparama, a anoda na riboflavinu koje možemo naći u velikim količinama u bajamima."

I kvercetin i riboflavin su molekule s niskom električnom vodljivošću pa su ih istraživači morali s nečim pomiješati da bi elektroni mogli doći od i do tih molekula. 

Zlatni listići za torte

"Pomiješali smo ih s aktivnim ugljenom, materijalom koji se koristi za liječenje mučnine u kućnoj medicini i za bojanje hrane u crno; tako na primjer nastaju crni burgeri", opisuje Ivan nastanak baterije. Trebali su im i vodiči struje, odnosno metalne ploče. Za to su koristili zlatne listiće kakvi se koriste kao ukrasi na tortama. 

"Unutar baterije trebalo je odvojiti katodu i anodu da ne budu u kontaktu, a to smo napravili s algama za sushi. Elektrolit, koji sadrži pozitivne ione koji se kreću paralelno s elektronima i osiguravaju ravnotežu naboja, napravljen je od natrijevog bisulfata, spoja koji se može naći u mnogim miksevima za torte. Na kraju smo sve to zapakirali u pčelinji vosak, koji čini pakiranje baterije", otkriva Ivan.

Tko je Ivan Ilić?

Školovan u rodnom gradu, nadahnut izvrsnim profesoricama poput Ivane Bilić, Ivan je nakon završenog preddiplomskog studija kemije u Zagrebu nastavio studirati u Berlinu uz potporu DAAD-a, njemačke agencije koja promovira međunarodnu suradnju. Doktorat je odradio na Max Planck Institutu pod vodstvom prof. dr. Markusa Antoniettija, jednog od vodećih kemičara na svijetu. 

Potom ga je pot odveo do dr. Caironija, gdje sam bio zadužen za razvoj ove baterije, a trenutno radi u minhenskoj kompaniji Electochaea koja je razvila tehnologiju za proizvodnju sintetskog prirodnog plina iz obnovljivih izvora. Preciznije, objašnjava Ivan, tamo pomoću mikroorganizama prikupljeni ugljični dioksid i zeleni vodik, razvijen pomoću zelene energije iz obnovljivih izvora poput vjetra i sunca, pretvaraju u obnovljivi metan. 

Europski projekt

Jestiva baterija izrađena je u sklopu velikog europskog projekta ELFO (Electronic Food), pokrenutog 2020. Ideja je bila napraviti elektroničke uređaje koji se mogu jesti. Dvije osnovne primjene takvih uređaja bile bi u kontroli hrane.

"Zamislite samo da umjesto rokova trajanja imamo indikator koji nam kaže je li hrana zapravo sigurna za jelo. Druga je primjena u biomedicini; zamislite da ne morate više na gastroskopiju i endoskopiju nego popijete malu tabletu koja obavi potrebna mjerenja i kasnije ju probavite", kaže Ivan. "Naravno, takvi uređaji trebali bi i baterije i zato smo razvili jestive baterije."

Vosak za strukturu

Izvana, baterije izgleda poput komada voska iz kojeg vire dva zlatna kontakta - plus i minus pol baterije. Njene su dimenzije otprilike 3 x 1.5 x 0.5 cm, a teška je oko 2.8 grama.

Ako vam se ovo čini teško za progutati, u pravu ste, kaže Ivan. Ali vosak čini oko 85% težine ove baterije i jedina mu je uloga da bateriji da strukturu. Istraživači trenutno rade na poboljšanju baterije, reducirajući dimenzije, a optimizirana verzija ne bi trebala biti veća od trećine sadašnjih dimenzija. 

"Jestiva baterija radi na 0.65 V (voltaža je niska kako ne bi uzrokovala elektrolizu vode) i može dati 48 μA struje više od 10 minuta (oko 30 μW). S dvije ovakve baterije u seriji uspjeli smo  pokrenuti LED-icu na nekoliko minuta. To je više nego dovoljno, jer očekujemo da će elektronički uređaji raditi na strujama od oko 1 μA", otkriva Ivan.

Baterije za dječje igračke

Prije ovog, dosad je u svijetu bio objavljen samo jedan rad u kojem je prijavljena jestiva baterija bazirana na manganovom (IV) oksidu, materijalu koji ljudi mogu pojesti u mikrokoličinama. 

"Za usporedbu, aktivni materijali naše baterije mogu se jesti u količinama koje su stotinjak puta veće nego što ih se nalazi u jednoj aktivnoj ćeliji. Dakle, naša baterija pokazuje koliko je daleko otišao razvoj", kaže Ivan koji vjeruje da će ovakve baterije doista pokretati jestive elektroničke uređaje. Za početak, mogle bi se ugrađivati u dječje igračke. 

"Gutanje baterija kakve možemo naći u gotovo svim dječjim igračkama jedan su od glavnih uzroka smrti djece. A kad bi jestive baterije napajale igračke, nestao bi i strah da će ih djeca slučajno progutati", uvjeren je Ivan.