Światło z alg zamiast prądu. Naukowcy wydrukowali żywą lampę
Bioluminescencyjne algi umieszczone w żelu i wydrukowane w 3D – tak powstała lampa, która świeci bez prądu. Naukowcom udało się utrzymać jej blask przez 25 minut.
Wyobraź sobie lampę, która nie potrzebuje prądu, nie emituje dwutlenku węgla, a do tego… żyje. Brzmi jak science fiction? A jednak to już rzeczywistość. Zespół z University of Colorado Boulder opracował technologię, która wykorzystuje bioluminescencyjne algi Pyrocystis lunula do wytwarzania światła. Efekt? 3D-drukowane, świecące struktury, które mogą zrewolucjonizować sposób, w jaki myślimy o oświetleniu.
Jak sprawić, by algi świeciły na zawołanie?
→ Czytaj też: Most z drukarki 3D w 20 godzin. MIT tnie beton o 76% i zmienia budownictwo
W naturze Pyrocystis lunula emituje niebieską poświatę, gdy zostanie mechanicznie poruszona – na przykład przez fale oceanu lub przepływającą łódź. Problem w tym, że ten blask gaśnie po kilku sekundach. Naukowcy chcieli go przedłużyć. Początkowo próbowali zgniatać algi, by naśladować naturalny bodziec. Jak mówi Giulia Brachi, bioinżynierka z CU Boulder: „Nie reagowały na to najlepiej”.
Wtedy sięgnęli po chemię. Wcześniejsze badania sugerowały, że pewne związki chemiczne mogą aktywować bioluminescencję. Zespół umieścił algi w roztworze o kwasowości zbliżonej do soku pomidorowego oraz w roztworze zasadowym przypominającym łagodne mydło. W obu przypadkach algi zaczęły świecić. Jednak to kwaśne środowisko okazało się kluczowe – pozwoliło utrzymać skoncentrowany blask przez aż 25 minut. „To był bardzo ekscytujący moment, gdy znaleźliśmy odpowiedni chemiczny stymulant, który pozwolił światłu pozostać włączonym przez długi czas” – wspomina Brachi.
Żel, druk 3D i cztery tygodnie życia
→ Czytaj też: Zamienili laser w mikser. Teraz metalowe drukarki 3D tworzą stopy, których nie dało się wyprodukować
Kolejnym krokiem było osadzenie alg w wodnym żelu. Materiał ten nadaje się do druku 3D, co pozwoliło naukowcom tworzyć dowolne kształty – od półksiężyca, przez siatkę, po logo uniwersytetu. Co ważne, algi pozostały żywe w tych strukturach przez cztery tygodnie. Nawet pod koniec badania próbki poddane działaniu kwasu zachowały 75 procent swojej zdolności do świecenia.
Jak podkreśla Wil Srubar, materiałoznawca i współautor badania opublikowanego w Science Advances: „Ten projekt był pomysłem z księżyca. Chciałem sprawdzić, czy możemy stworzyć świat, w którym nie używamy prądu, tylko biologii do wytwarzania światła”.
Od glowsticków po roboty w kosmosie
Zastosowania tej technologii mogą być zaskakująco szerokie. W krótkiej perspektywie – jak mówi Srubar – „żywe światło” mogłoby posłużyć do produkcji glowsticków czy świecących bransoletek. Ale to dopiero początek. W dalszej perspektywie takie lampy mogłyby zasilać autonomiczne roboty w głębinach morskich lub w przestrzeni kosmicznej – wszędzie tam, gdzie dostęp do energii elektrycznej jest ograniczony.
Co więcej, algi mają jeszcze jedną zaletę: są fotosyntetyczne. Pochłaniają dwutlenek węgla z atmosfery, by produkować własne pożywienie. Oznacza to, że „magazynujemy węgiel, produkując światło, podczas gdy konwencjonalnie emitujemy węgiel, by oświetlić pomieszczenia” – zauważa Srubar.
Wyzwania i przyszłość
Zanim jednak żywe lampy trafią do naszych domów, potrzeba jeszcze wielu badań. Chris Howe, biochemik z University of Cambridge, który nie brał udziału w pracach, komentuje: „Przejście od tego, co działa w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych, do tego, co działa w realnym świecie, będzie wyzwaniem – ale to naprawdę interesujący pierwszy krok”.
Naukowcy nie spoczywają na laurach. Jeśli uda im się znaleźć inne związki chemiczne, na które reagują algi, mogłyby one posłużyć jako czujniki toksyn w wodzie. Bioluminescencja to jedno z najpiękniejszych zjawisk natury. Dzięki tej pracy być już wkrótce będziemy mogli oglądać ją nie tylko na oceanicznych plażach, ale też we własnym salonie.
