Sähköä puusta

ETH Zürichin ja Empan tutkijat ovat muunnelleet puuta kemiallisesti ja tehneet siitä minigeneraattorin.

Kuten Ingo Burgert ja hänen tiiminsä ovat todistaneet kerta toisensa jälkeen: puu on paljon enemmän kuin vain rakennusmateriaali. Esimerkiksi he ovat kehittäneet lujaa, vettä hylkivää ja magnetoituvaa puuta.

Nyt yhdessä Francis Schwarzen johtaman Empa-tutkimusryhmän kanssa tiimi on käyttänyt sekä kemiallista että biologista prosessia sähköjännitteen tuottamiseen sienimäisestä puusta. Näin he vahvistavat puun pietsosähköistä vaikutusta.

Pietsosähköisyyttä hyödynnetään laajalti mutta biolääketieteen sovelluksiin ei esimerkiksi lyijysirkonaattititraattia (PZT) voida käyttää sen myrkyllisen lyijyn vuoksi ja se on hävitettäväkin erityistavalla.

Puun muuntamiseksi helposti muovattavaksi materiaaliksi yksi sen soluseinien osasta on liuotettava pois. Tutkijat poistivat ligniinin kemiallisesti, minkä seurauksena sen pietsosähköinen vaikutus paranee. Esimerkiksi balsapuusta tehty puinen sieni tuottaa puristettaessa 85 kertaa suurempaa sähköjännitettä kuin alkuperäinen käsittelemätön puu.

Tutkijaryhmä pisti testikuution, jonka sivupituus oli noin 1,5 cm, noin 600 kuormitussykliin. Puinen sieni osoittautui yllättävän vakaaksi: kutakin kuormitusta kohden tutkijat mittasivat noin 0,63 voltin jännitteen, joka sopisi anturille. Lisäkokeissa joukkue testasi tämän minigeneraattorin skaalautuvuuden. Jos 30 puupalaa on kytketty yhteen ja kuormitettu tasaisesti aikuisen painolla, syntyy riittävästi sähköä yksinkertaisen LCD-näytön virran saamiseksi.

Lisäksi ETH-Empa-tutkimusryhmä meni askeleen pidemmälle ja pyrki tuottamaan puusienen ilman kemikaaleja. He löysivät ratkaisun luonnosta: tietty sieni aiheuttaa valkolahoa puuhun ja hajottaa ligniiniä ja hemiselluloosaa erityisen varovasti. Tällainen sähköpuu tuottaa vähemmän jännitettä mutta on prosessina ympäristöystävällisempi.

Tutkijat näkevät puusienien mahdollisia sovelluksia esimerkiksi kestävinä rakennusmateriaaleina, jotka keräävät energiaa käyttövaiheessa, tai ihoystävällisinä paineanturina lääketieteellisiin tarkoituksiin.

Jatkossa tutkijat selvittävät eri yhteistyökumppaneiden kanssa, miten tekniikkaa voidaan mukauttaa teollisiin sovelluksiin.

Aiheesta aiemmin:

Nano-ohutta energiankeruuta

Punatiilistä energiavarastoja

Sähköä ruosteen avulla