นักวิจัยพัฒนา ‘แบตเตอรี่จากสาหร่าย’ ผลิตไฟฟ้าได้ 6 ปี หวังลดแบตเตอรี่ใช้แล้วทิ้ง

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ประเทศอังกฤษพัฒนา ‘Biocell’ แหล่งพลังงานชีวภาพที่ใช้ไซยาโนแบคทีเรียหรือสาหร่ายสีเขียวผลิตกระแสไฟฟ้าจากการสังเคราะห์แสง โดยสามารถจ่ายไฟให้กับนาฬิกาได้ต่อเนื่องนานกว่า 6 ปี โดยไม่ต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่เลยแม้แต่ครั้งเดียว

เทคโนโลยีนี้อาศัยหลักการ Biophotovoltaics ซึ่งมันจะดักจับอิเล็กตรอนที่สิ่งมีชีวิตปล่อยออกมาระหว่างการสังเคราะห์แสง แล้วเปลี่ยนให้กลายเป็นกระแสไฟฟ้า โดยเพื่อนำมาใช้ทดแทนแบตเตอรี่ขนาดเล็กแบบใช้แล้วทิ้งในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้พลังงานต่ำ

เปลี่ยนสาหร่ายให้เป็นแหล่งผลิตไฟฟ้า

Biocell คือนวัตกรรมที่เกิดจากความร่วมมือระหว่างภาควิชาชีวเคมี มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ และ Lucia Giron นักออกแบบชีวภาพ โดยใช้เวลาพัฒนากว่า 2 ปีครึ่ง จนออกมาเป็นอุปกรณ์ต้นแบบที่นำมาใช้งานได้จริง

อุปกรณ์นี้ทำงานด้วยหลักการ Biophotovoltaics คือภายในอุปกรณ์จะบรรจุ ‘ไซยาโนแบคทีเรีย’ หรือสาหร่ายสีเขียวเอาไว้ เมื่อสาหร่ายเหล่านี้ได้รับแสงและทำการสังเคราะห์แสงมันจะปล่อยประจุไฟฟ้าเล็ก ๆ หรืออิเล็กตรอนออกมา ตัวอุปกรณ์ก็จะทำการดักจับอิเล็กตรอนเหล่านี้แล้วเปลี่ยนให้กลายเป็นกระแสไฟฟ้า

แม้ปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้อาจจะยังไม่มาก แต่จุดเด่นคือมันสามารถจ่ายไฟได้เรื่อยๆ อย่างต่อเนื่อง ขอเพียงแค่สาหร่ายยังมีชีวิตและได้รับแสงสว่าง นวัตกรรมนี้จึงถูกคิดค้นขึ้นมาเพื่อใช้ทดแทนแบตเตอรี่ก้อนเล็ก ๆ แบบใช้ครั้งเดียวทิ้งสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้พลังงานน้อย

จุดเด่นของ Biocell คือการออกแบบที่ตั้งใจโชว์ให้เห็นการทำงานของธรรมชาติ ตัวเครื่องถูกสร้างขึ้นจากวัสดุโปร่งใส เพื่อให้แสงสว่างส่องถึงสาหร่าย และให้ผู้ใช้งานมองเห็นกระบวนการผลิตพลังงานได้ด้วยตาตัวเอง โดยไม่ต้องซ่อนชิ้นส่วนเอาไว้เหมือนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป

ภายในอุปกรณ์ถูกออกแบบมาให้เป็นเสมือนบ้านที่เหมาะสมกับสิ่งมีชีวิต โดยขั้วไฟฟ้าจะมีผิวสัมผัสคล้ายเส้นขนละเอียดเพื่อให้สาหร่ายเกาะติดได้ดีและมีแผ่นเยื่อพิเศษที่คอยช่วยให้อากาศถ่ายเทได้ แต่ยังคงกักเก็บน้ำไว้ไม่ให้แห้ง

ส่วนภายนอกมีการตกแต่งด้วยลวดลายเส้นใบไม้เพื่อสื่อถึงการสังเคราะห์แสงให้ผู้ใช้งานเข้าใจได้ง่าย ๆ โดยไม่ต้องมีคำอธิบาย นอกจากนี้เมื่อถึงคราวหมดอายุการใช้งาน ตัวเครื่องยังถูกออกแบบมาให้ถอดแยกชิ้นส่วนได้ง่าย เพื่อให้นำกลับมาใช้ซ้ำหรือรีไซเคิลได้สะดวกที่สุดและในกระบวนการผลิตไฟฟ้าสาหร่ายจะไม่ได้ถูกเผาผลาญหรือถูกทำลายทิ้งเพื่อผลิตไฟฟ้า แต่เพียงแค่ดำรงชีวิตและสังเคราะห์แสงตามปกติ พร้อมกับปล่อยอิเล็กตรอนออกมาตามธรรมชาติ ระบบจึงสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่อง ตราบใดที่สภาพแวดล้อมยังเหมาะสมให้สาหร่ายมีชีวิตอยู่ได้ 

ทางเลือกใหม่แทนแบตเตอรี่ใช้แล้วทิ้ง

เป้าหมายของงานวิจัยนี้คือการลดใช้แบตเตอรี่ขนาดเล็กแบบใช้แล้วทิ้ง ที่พบได้ทั่วไปในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น รีโมตคอนโทรล เครื่องตรวจจับควัน หรือเซ็นเซอร์

เนื่องจากแบตเตอรี่เหล่านี้ต้องพึ่งพาทรัพยากรจากการทำเหมืองแร่ และมักกลายเป็นขยะอิเล็กทรอนิกส์ที่จัดการยากเมื่อหมดอายุการใช้งาน หากเทคโนโลยี Biocell ได้รับการพัฒนาต่อยอดไปอีกขั้น นวัตกรรมนี้ก็อาจเข้ามาทดแทนแบตเตอรี่ในอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำ ซึ่งจะช่วยประหยัดทรัพยากรและลดปริมาณขยะในระยะยาวได้

อนาคตของ Biocell จะพัฒนาไปทางไหนต่อ

ปัจจุบัน ทีมวิจัยได้สร้างอุปกรณ์ต้นแบบสำเร็จแล้ว 2 รูปแบบ ได้แก่ รุ่นทรงกระบอก และ รุ่นทรงสี่เหลี่ยม ถึงแม้ว่าในตอนนี้ตัวอุปกรณ์ Biocell จะยังมีขนาดใหญ่กว่าตัวเครื่องที่นำมาต่อใช้งาน แต่บริษัท e-Pho ก็กำลังเร่งพัฒนาระบบให้มีขนาดเล็กลง เพื่อให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานจริงได้สะดวกขึ้น

อย่างไรก็ตาม Lucia Giron กลับมองว่าเราไม่จำเป็นต้องย่อส่วนอุปกรณ์นี้ให้เล็กจนมองไม่เห็น เพราะเสน่ห์ที่แท้จริงของ Biocell คือ การเปิดโอกาสให้ผู้คนได้มองเห็นกระบวนการผลิตพลังงานจากสิ่งมีชีวิตที่อยู่ตรงหน้า ซึ่งแตกต่างจากระบบไฟฟ้าทั่วไปที่มักจะถูกปิดบังซ่อนไว้ภายในตัวเครื่อง

แม้ภาพของเทคโนโลยีนี้จะดูเหมือนไม่มีอะไรเกิดขึ้น แต่แท้จริงแล้วภายในกล่องนั้นกำลังมีสิ่งมีชีวิตขนาดจิ๋วที่คอยผลิตกระแสไฟฟ้าอย่างเงียบ ๆ และที่สำคัญคือมันสามารถทำงานต่อเนื่องมาได้นานกว่า 6 ปี โดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่เลยแม้แต่ครั้งเดียว

อ้างอิง: mossandfog