Ricercatori alimentano un microprocessore con alghe, luce e acqua

I ricercatori dell’Università di Cambridge hanno raggiunto un risultato impressionante nel campo della microelaborazione. Il team ha utilizzato una specie di alghe molto diffusa per alimentare un microprocessore in modo continuo per un anno, e ci sono riusciti con solo luce ambientale e acqua. Il nuovo sistema potrebbe essere un metodo affidabile e rinnovabile per alimentare dispositivi di piccole dimensioni.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Energy & Environmental Science.

Alimentazione di un sistema di piccole dimensioni con alghe

Il sistema è paragonabile per dimensioni a una batteria AA, e consiste in un tipo di alghe non tossiche note come Synechocystis. Queste alghe raccolgono naturalmente energia dal sole attraverso il processo di fotosintesi, che genera una piccola corrente elettrica che interagisce con un elettrodo di alluminio. Questo è ciò che consente alle alghe di alimentare un microprocessore.

Il sistema è costruito con materiali economici e per lo più riciclabili, il che significa che può essere replicato centinaia di migliaia di volte e alimentare molti dispositivi di piccole dimensioni all’interno dell’Internet delle cose (IoT). Secondo il team, questo sistema potrebbe essere utilizzato in situazioni fuori rete o in località remote, sfruttando le piccole quantità di potenza.

Il professor Christopher Howe del Dipartimento di Biochimica dell’Università di Cambridge è l’autore principale del documento.

“L’Internet delle cose ha bisogno di una quantità crescente di potenza, e pensiamo che questo dovrà provenire da sistemi che possono generare energia, piuttosto che semplicemente memorizzarla come le batterie”, ha dichiarato il professor Howe. “Il nostro dispositivo fotosintetico non si esaurisce come una batteria perché utilizza continuamente la luce come fonte di energia.”

Costruzione e test del sistema

L’esperimento condotto dal team ha utilizzato il dispositivo per alimentare un Arm Cortex M0+, un microprocessore spesso utilizzato nei dispositivi IoT. Funzionando in un ambiente domestico e in condizioni semi-all’aperto con luce naturale e fluttuazioni di temperatura associate, i ricercatori sono stati in grado di ottenere risultati solidi dopo sei mesi di produzione di potenza continua.

Il dottor Paolo Bombelli del Dipartimento di Biochimica dell’Università di Cambridge è l’autore principale del documento.

“Siamo stati impressionati da come il sistema abbia funzionato in modo coerente per un lungo periodo di tempo – pensavamo che potesse fermarsi dopo alcune settimane, ma è continuato ad andare”, ha dichiarato il dottor Bombelli.

Il tipo specifico di alghe utilizzato per il sistema non richiede alimentazione poiché produce il proprio cibo attraverso la fotosintesi. Anche se la fotosintesi richiede luce, il dispositivo è in grado di produrre potenza durante i periodi di oscurità. Secondo il team, ciò potrebbe essere dovuto al fatto che le alghe elaborano parte del loro cibo in condizioni di assenza di luce, il che aiuta a continuare a generare una corrente elettrica.

Poiché alimentare trilioni di dispositivi IoT con batterie al litio è estremamente impratico e i dispositivi fotovoltaici tradizionali sono realizzati con materiali pericolosi che danneggiano l’ambiente, il nuovo sviluppo potrebbe avere grandi implicazioni per il settore.

La ricerca è stata una collaborazione tra l’università e Arm, che è un’azienda leader nel design dei microprocessori. Arm Research era responsabile dello sviluppo del chip di test Arm Cortex M0+, della costruzione della scheda e dell’installazione dell’interfaccia cloud per la raccolta dei dati negli esperimenti.