Sviluppata la prima batteria ai funghi biodegradabile e stampata in 3D

I funghi sono organismi eucarioti che da tempo affascinano l’umanità per il loro potenziale medicinale, ma svolgono anche un ruolo importante nella nostra vita come funghi commestibili nella gastronomia o come agenti patogeni. Inoltre, il micelio viene già utilizzato come materiale per la produzione additiva, ad esempio per stampare altoparlanti o piastrelle. Questi microrganismi sono quindi versatili e i ricercatori dell’Empa hanno ora scoperto una nuova potenzialità dei funghi: quella di essere generatori di elettricità. Le batterie fungine stampate in 3D potrebbero rappresentare un passo importante per rendere il settore energetico più sostenibile.

In un progetto di ricerca triennale sostenuto dalla Gebert Rüf Stiftung nell’ambito del programma di finanziamento Microbials, i ricercatori hanno prodotto una batteria fungina biodegradabile fatta di cellulosa e materiali legnosi. Sebbene la batteria ai funghi stampata in 3D non sia in grado di generare molta energia, è comunque in grado di fornire energia a un sensore di temperatura per diversi giorni, il che la rende potenzialmente interessante per il settore agricolo o per la ricerca ambientale. Le batterie, in particolare, potrebbero fornire elettricità a sensori situati in regioni remote.

Ma cos’è esattamente questa batteria fungina stampata in 3D e di cosa è fatta? In senso stretto, non si tratta di una batteria, ma di una cella a combustibile microbica. Ciò significa che i microrganismi, come tutti gli esseri viventi, convertono i nutrienti in energia. La cella a combustibile microbica sfrutta questo metabolismo e cattura parte dell’energia come elettricità.

Inoltre, i tipi di funghi utilizzati nella batteria si completano a vicenda: sul lato anodico viene utilizzato un fungo di lievito, il cui metabolismo rilascia gli elettrodi, mentre sul lato catodico si trova un fungo della muffa bianca, che produce un enzima specifico. Questo enzima riceve gli elettrodi e li conduce fuori dalla cellula. I due tipi di funghi non sono impiantati nella batteria, ma fanno già parte della cella fin dall’inizio. “Per la prima volta abbiamo combinato due tipi di funghi per creare una cella a combustibile funzionante”, spiega Carolina Reyes, ricercatrice dell’Empa.

La stampa 3D è stata poi utilizzata per produrre i componenti della batteria ai funghi. Grazie alla produzione additiva, infatti, i ricercatori sono riusciti a strutturare gli elettrodi in modo tale che i microrganismi possano accedere ai nutrienti il più facilmente possibile. Per fare ciò, i funghi sono stati mescolati con l’inchiostro di stampa, un processo che si è rivelato piuttosto complicato. “È già abbastanza impegnativo trovare un materiale in cui i funghi crescano bene. Ma l’inchiostro deve anche essere facile da estrudere senza uccidere le cellule e, naturalmente, vogliamo che sia elettricamente conduttivo e biodegradabile”, afferma Gustav Nyström, responsabile del laboratorio Cellulosa e materiali lignei.

Un’altra sfida è stata lavorare con materiali biologici e il fatto che il progetto combina aree di microbiologia, scienza dei materiali e ingegneria elettrica. Reyes ha dovuto imparare nuove tecniche e poi trasferirle agli inchiostri per la stampa 3D. Poiché il team aveva già esperienza di laboratorio nella stampa 3D di materiali biologici, i ricercatori sono stati in grado di produrre l’inchiostro appropriato a base di cellulosa, che i funghi utilizzano anche come nutrimento. Ciò consente anche una migliore degradazione della batteria dopo l’uso. Tuttavia, la fonte di nutrimento privilegiata è lo zucchero, che deve essere aggiunto alle cellule. “È possibile conservare le batterie fungine in uno stato essiccato e attivarle sul posto semplicemente aggiungendo acqua e sostanze nutritive”, sottolinea Reyes.

Il vantaggio principale della batteria a base di funghi stampata in 3D è che è atossica e biodegradabile, il che la rende adatta all’uso in molte aree in futuro. I ricercatori vogliono continuare a lavorare sulle prestazioni e sulla longevità delle batterie e cercare altri tipi di funghi. Per saperne di più sull’Empa e sulla batteria fungina stampata in 3D, clicca QUI.

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*Bildnachweise: Empa