Nghiên cứu đột phá sử dụng rễ cây làm thiết bị lưu trữ năng lượng

Nghiên cứu mới do các nhà khoa học công tác tại Đại học Linköping (Thụy Điển) thực hiện đã biến được rễ cây thành thiết bị lưu trữ năng lượng.

Phương pháp này đòi hỏi cây phải được tưới bằng dung dịch đặc biệt. Nhờ đó giúp rễ của chúng có khả năng dẫn điện. Các nhà khoa học nhận thấy, quá trình này như một bằng chứng về khái niệm cho siêu tụ điện dựa trên rễ, cũng như các hệ thống kết hợp quá trình sinh học với điện tử.

Được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Điện tử Hữu cơ của trường đại học, bước đột phá này xây dựng dựa trên nghiên cứu trước đó do Nhóm các nhà máy điện tử thực hiện, với sự dẫn đầu của Tiến sĩ Eleni Stavrinidou. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Materials Horizons.

Hồi 2015, dự án được dẫn dắt bởi giáo sư Eleni Stavrinidou đã cấy được mạch điện vào mô mạch của cây hoa hồng, nhờ phủ lên cây một hợp chất polymer dẫn điện có tên PEDOT. Sau đó, nhóm nghiên cứu ghép các mạch điện thành một tụ. Đến năm 2018, các nhà khoa học thay thế PEDOT bằng chất oligomer tiếp hợp có tên ETE-S, khiến polymer hình thành bên trong cây và biến thành tụ điện có khả năng lưu trữ năng lượng.

“Chúng tôi đã từng thí nghiệm trên các mảnh thực vật được cắt ra từ cây… Tuy nhiên, những mảnh này chỉ có thể tồn tại được trong vài ngày, và cây cũng không thể phát triển thêm nữa. Trong thí nghiệm mới, chúng tôi sử dụng một cây hoàn chỉnh, là một cây đậu trưởng thành từ hạt giống, để rồi chứng minh được cây có thể dẫn điện khi được tới tổ hợp chất chứa oligomer”, giáo sư Stavrinidou nhận định.

Tiến sĩ Eleni Stavrinidou và nghiên cứu sinh Daniela Parker với cây đậu biếc sinh học.

Cây đậu được dùng trong thí nghiệm có tên khoa học Phaseolus vulgaris, và quá trình hình thành polymer từ chất ETE-S diễn ra thuận tự nhiên. Một lớp polymer mỏng có khả năng dẫn điện đã hình thành trên rễ, biến toàn bộ hệ thống rễ cây thành một mạng lưới dẫn điện và sống khỏe trong vòng 4 tuần.

Các nhà khoa học đã ứng dụng thứ rễ dẫn điện này trong sản xuất siêu tụ, sử dụng rễ cây những các điện cực đóng vai trò sạc và xả điện. Họ thấy rằng rễ có thể chứa năng lượng nhiều gấp 100 lần các thành tựu tương tự trước đây, đồng thời nhận thấy quá trình lưu năng lượng không ảnh hưởng nhiều tới sức sống của cây. Điều đó đồng nghĩa với việc hệ thống lưu trữ năng lượng sinh học này có thể vận hành trong khoảng thời gian dài.

“Cây phát triển nên một hệ thống rễ phức tạp, ngoài ra không có ảnh hưởng phụ gì khác cả; cây đậu vẫn tiếp tục phát triển và cho ra quả”.

Theo các nhà nghiên cứu, công trình này giúp mở ra con đường đầy hứa hẹn để tích hợp hệ thống năng lượng vào thực vật sống mà không ảnh hưởng đến chức năng sinh học của chúng. Trước đó, có không ít dự án nghiên cứu tập trung vào các hệ thống kết hợp sinh học tương tự. Một số nhằm biến thực vật thành cảm biến giám sát hữu cơ.

 Chân Hoàn (T/h)