Pin xe điện tương lai sẽ lấy năng lượng từ… thực vật?

Cách lấy năng lượng từ thực vật

Peugeot đã sử dụng năng lượng từ thực vật của Nova Innova để chiếu sáng cho buổi chụp ảnh đêm mới đây.

"Tôi đã thành lập Nova Innova cách đây bảy năm với sứ mệnh kết hợp thiên nhiên, khoa học và thiết kế", người sáng lập Ermi van Oers cho biết. “Chúng ta có thể kết hợp với trí thông minh của thiên nhiên và thay vì quá trình chuyển hóa kim loại công nghiệp mà chúng ta thiết kế hiện nay, hãy tạo ra quá trình chuyển hóa tự nhiên đáp ứng nhu cầu hàng ngày của chúng ta. Tôi đã tình cờ biết đến công nghệ pin nhiên liệu vi khuẩn.

Công nghệ này đã tồn tại trong một thời gian, nhưng nó vẫn chỉ tồn tại trong các thí nghiệm và phòng thí nghiệm nhỏ. Tôi tự hỏi làm thế nào chúng ta có thể tích hợp công nghệ này vào cuộc sống hàng ngày của mình, vì những vi khuẩn này không chỉ sống trong nước mà còn sống trong chất thải hữu cơ trong đất của cây trồng.

Chúng sống ở mọi nơi có chất hữu cơ. Tôi đã tưởng tượng ra một tương lai mà tất cả các nguồn này đều được kết nối với ngôi nhà của chúng ta. Bạn không còn phải kiểm tra hộp cầu chì nữa; bạn kiểm tra xem cây trồng trong vườn của mình đang phát triển như thế nào hoặc hồ nước có còn trong lành không”.

Pin nhiên liệu vi khuẩn khai thác sản phẩm phụ của một loại vi khuẩn nhất định. Van Oers nói. “Khi phân hủy chất hữu cơ, những vi khuẩn này tạo ra electron dưới dạng sản phẩm thải. Khi chúng ta ăn thức ăn, chúng ta cũng tạo ra năng lượng, nhưng chúng ta giữ năng lượng đó để di chuyển và có năng lượng. Nhưng những vi khuẩn sinh điện này muốn cho đi các electron của chúng nên chúng tìm kiếm những thứ để cho chúng. Pin nhiên liệu vi khuẩn cung cấp năng lượng đó. Nó trông giống như một cục pin. Nó có cực dương và cực âm. Giữa cực dương và cực âm là một màng. Các electron đi qua các dây dẫn, qua các thiết bị điện tử của chúng ta, qua đèn của chúng ta”.

Hệ thống chạy bằng năng lượng thực vật đầu tiên của Nova Innova là đèn chiếu sáng trong nhà.

Tuy nhiên, công suất đầu ra từ hệ thống này không lớn. “Nó chỉ tạo ra một ít điện”, van Oers cho hay. Mỗi pin chỉ tạo ra 100-300mW. “Điều này cần phải phù hợp với các ứng dụng điện nhỏ. Chúng ta đang khai thác miliwatt nhưng nếu chúng ta phát triển công nghệ, nó có thể trở nên lớn hơn. Bạn có thể so sánh nó với một tấm pin mặt trời của 30 năm trước, rất mới, chưa được biết đến và đắt tiền.

Mọi người hỏi tại sao họ nên đầu tư vào năng lượng mặt trời vì nó chỉ là một ít năng lượng, và bạn thấy nó ở đâu bây giờ. Một tế bào nhiên liệu vi khuẩn không hoạt động giống như một nhà máy điện than có thể cung cấp năng lượng cao nhất có thể. Nó phải luôn hoạt động cân bằng với thiên nhiên. Nếu không, toàn bộ quá trình sẽ dừng lại.

Các ứng dụng đầu tiên chúng ta thực hiện là với đèn hoặc các ứng dụng năng lượng thấp khác. Điều ấn tượng với công nghệ này là nó là nguồn năng lượng CO2 âm và có thể mở rộng quy mô rất lớn vì những vi khuẩn này ở khắp mọi nơi xung quanh chúng ta. Bạn gần như có thể tưởng tượng rằng chúng ta sẽ trồng nhiều rừng hơn hoặc giữ cho các hồ của chúng ta sạch sẽ và khỏe mạnh vì nó có thể trở thành một nhà máy điện”.

Và bằng chứng được đưa ra là buổi chụp ảnh xe Peugeot sử dụng 30 pin nhiên liệu vi khuẩn để tạo ra điện, trong đó có mười pin sử dụng chất thải hữu cơ từ 11 cây xanh, mười pin sử dụng hỗn hợp 188 lít bùn và 94 lít nước, mười pin sử dụng 60 lít bùn và hai lít bã cà phê đã qua sử dụng. Số lượng này không đủ để cung cấp năng lượng trực tiếp cho đèn. Thay vào đó, điện được sử dụng để sạc pin để chạy đèn.

Tuy nhiên, không giống như năng lượng mặt trời hoặc năng lượng gió, pin nhiên liệu vi khuẩn không bao giờ ngừng tạo ra điện. Van Oers cho biết: "Các vi khuẩn sản xuất năng lượng 24/7 vì chúng không ngủ. Bạn không cần phải bổ sung vi khuẩn hoặc bất kỳ chất dinh dưỡng nào. Đó chỉ là một pin nhiên liệu vi khuẩn mà bạn đưa vào môi trường. Đất chứa đầy chất hữu cơ, từ lá chết hoặc côn trùng sống ở đó. Toàn bộ hệ sinh thái tự nuôi dưỡng chính nó và điều đó làm cho nó rất mạnh mẽ. Bạn chỉ cần nước".

Sản phẩm đầu tiên của Nova Innova được cung cấp năng lượng bằng pin nhiên liệu vi khuẩn là đèn chiếu sáng gia đình có tên là Đèn Living Light. "Đó là đèn trong nhà được cung cấp năng lượng bởi một cây", Ermi van Oers nói. Sau khi Đèn Living Light giành giải thưởng, bà tự hỏi liệu đèn này có thể mở rộng quy mô ngoài trời ở những không gian công cộng hay không. “Tôi nghĩ, nếu có thể với một cây, thì công viên thành phố của chúng ta sẽ trông như thế nào nếu có nhiều cây? Tôi bắt đầu thiết kế cách công nghệ này có thể được tích hợp và mở rộng quy mô, và cách nó có thể có giá cả phải chăng với các vật liệu bền vững, được sản xuất tại địa phương và phổ biến trong các thành phố của chúng ta trong khi vẫn giữ được sự kỳ diệu của công nghệ”.

Điều này dẫn đến sự hợp tác với thành phố Rotterdam. “Chúng tôi đã tạo ra phiên bản đầu tiên vào năm 2019, sau đó gần đây, chúng tôi đã tạo ra phiên bản thứ hai, Công viên Living Light 2.0”, van Oers cho biết.

Nằm ở quận Reyeroord của Rotterdam-Zuid, Công viên Living Light 2.0 bao gồm một con đường đi qua hai luống hoa chứa đầy “hoa” được chiếu sáng bằng đèn LED, chúng sẽ sống động trong bóng tối và được kích hoạt bởi áp lực khi mọi người đi dọc theo con đường. Các tế bào nhiên liệu vi khuẩn nằm trong một đường thủy gần đó, giữa các thảm cỏ thủy sinh, cung cấp năng lượng.

Điện từ thực vật đến nhà

Có thể phải mất một thời gian trước khi tiến bộ công nghệ giúp sạc đầy pin cho một chiếc xe điện, nhưng chúng có thể là một phần trong nguồn năng lượng trong các gia đình.

Nhưng van Oers thấy một tương lai phổ biến hơn cho các tế bào nhiên liệu vi khuẩn. “Trong tương lai, những cây xanh trước cửa sổ nhà bạn có thể giúp cung cấp năng lượng cho ngôi nhà của bạn”, bà nói. Chúng có thể không đủ để sạc ô tô điện của bạn nhưng chúng có thể là một phần của hỗn hợp. “Chúng ta cần thay đổi suy nghĩ rằng quá trình chuyển đổi năng lượng là tập trung vào một vài nguồn có sản lượng kilowatt cao nhất. Chúng ta phải nghĩ về một hệ sinh thái hoạt động với nhiều nguồn khác nhau, để nó có khả năng phục hồi”.

“Chúng ta có thể sử dụng năng lượng từ vi khuẩn, thực vật, nước, nhưng cũng có thể là nhiệt độ cơ thể, chuyển động của chúng ta, cũng như từ gió và mặt trời”, van Oers cho biết. “Có rất nhiều năng lượng xung quanh. Khu vườn của bạn có thể cung cấp một phần năng lượng cho ngôi nhà của bạn, một khu rừng có thể cung cấp năng lượng cho ngôi làng bên cạnh hoặc nhà kính có thể sản xuất năng lượng để trồng cây của riêng chúng bên trong và có thể còn lại một số năng lượng để cung cấp cho ngôi làng”.

Đối với Van Oers, buổi chụp ảnh Peugeot mới đây giúp thúc đẩy tầm nhìn về tương lai của công nghệ này, “với sự hợp tác này với Peugeot, chúng tôi có thể chia sẻ công nghệ này với nhiều đối tượng hơn. Đây là một bước phát triển mới trong công nghệ này để sạc pin lớn hơn cho dự án này và chia sẻ rằng điều này là khả thi. Chúng ta quên đi vi khuẩn vì chúng ta không thể nhìn thấy chúng, nhưng chúng có khả năng này, biến những thứ vô hình thành hữu hình”.

Bước tiếp theo trên con đường này sẽ là các tế bào nhiên liệu vi khuẩn nổi được sử dụng để theo dõi chất lượng nước. “Dự án Pond là tất cả về việc trao cho nước một tiếng nói”, van Oers nói. “Chúng tôi thu thập năng lượng từ các vi khuẩn trong nước, sử dụng cùng công nghệ với Đèn Living Light nhưng được thiết kế riêng cho nước. Chúng tôi sử dụng năng lượng đầu ra này để đo chất lượng nước bằng các loại cảm biến khác nhau mỗi giờ. Chúng tôi có thể gửi dữ liệu không dây đến các hội đồng quản lý nước để họ có thể phản ứng với sự gián đoạn khí hậu. Chúng tôi cũng hình dung điều đó bằng cách sử dụng đèn nổi thay đổi màu sắc tùy thuộc vào tình trạng của nước”.

“Một tác dụng bổ sung của công nghệ pin nhiên liệu vi khuẩn là nó làm giảm lượng khí mê-tan thải ra, loại khí nhà kính mạnh hơn CO2 40%”, van Oers nói thêm. “Nhưng vai trò chính là cung cấp năng lượng cho các cảm biến để đánh giá chất lượng nước và hình ảnh hóa nó. Chúng tôi đo độ pH, nhiệt độ và oxy. Nếu chúng tôi có thể bổ sung thêm học máy, có lẽ chúng tôi có thể dự đoán được tảo xanh sắp xuất hiện chẳng hạn. Chúng tôi sẽ lắp đặt năm hệ thống mới này tại Hà Lan trong năm tới và sau đó phát triển các công nghệ mới này xung quanh nó”.

“Bên cạnh đó, chúng tôi cũng đang nỗ lực đưa công nghệ này đến với nhiều người tiêu dùng và ngôi nhà hơn, vì vậy chúng tôi đang sản xuất đèn trong nhà, mà bạn có thể cung cấp năng lượng bằng vật chất hữu cơ”, van Oers chia sẻ. “Có lẽ bạn có thể sử dụng chất thải trong bếp để cung cấp năng lượng cho đèn. Mặc dù có thể phải mất một thời gian nữa mới có đủ năng lượng đầu ra từ công nghệ này để sạc EV của bạn qua đêm, nhưng có tiềm năng đóng góp vào nhu cầu năng lượng khiêm tốn. Tôi hy vọng rằng sau những bước đi đầu tiên này, thế hệ tiếp theo sẽ đặt dấu hỏi chúng ta tại sao việc thu hoạch năng lượng từ thực vật lại không bình thường trong quá khứ”.

Hoàng Lâm