Vi tảo: Nguồn năng lượng tiềm năng cho tương lai IoT

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Cambridge vừa thử nghiệm cấp điện thành công cho bộ vi xử lý (chip) bằng vi tảo.

vi tảo tạo năng lượng cho IoT
Hệ thống cấp năng lượng bằng vi tảo do các nhà nghiên cứu tại ĐH Cambridge hợp tác cùng hãng ARM thiết kế.

Hệ thống thử nghiệm được chế tạo từ những vật liệu thông thường, rẻ và dễ tái chế, với kích thước chỉ tương đương một khối pin AA, chứa đầy vi khuẩn lam Synechocystis sp (không độc). Dòng điện sinh ra từ quá trình tảo quang hợp sẽ được sử dụng để cung cấp cho con chip ARM Cortex M0+ (một thiết kế đang rất phổ biến trên các thiết bị IoT- internet vạn vật).

“Sự phát triển của mạng IoT sẽ cần rất nhiều năng lượng, và chúng tôi nghĩ nguồn cung nên tới từ những hệ thống có khả năng sản xuất điện hơn là chỉ lưu trữ đơn thuần,” GS. Christopher Howe từ Khoa Hóa sinh, Đại học Cambridge – đồng tác giả nghiên cứu – nhận định. Ông nói thêm: “Thiết bị của chúng tôi sẽ không bị cạn kiệt giống như các khối pin bởi nó lấy năng lượng từ ánh sáng tự nhiên”. Vi tảo không cần cho ăn mà tự tạo ra thức ăn bằng cách quang hợp. Mặc dù quá trình quang hợp đòi hỏi ánh sáng nhưng hệ thống vẫn có thể sản sinh ra điện ngay cả trong lúc tối.

vi khuẩn lam
Vi khuẩn lam Synechocystis sp. Ảnh: Michelle Liberton 

Thật vậy, hệ thống đã vận hành ròng rã suốt 6 tháng trong điều kiện phòng thí nghiệm và bán mở với ánh sáng tự nhiên cùng nhiệt độ thay đổi. “Chúng tôi vô cùng ngạc nhiên trước sự bền bỉ của nó. Ban đầu chúng tôi đã nghĩ nó sẽ chấm dứt hoạt động chỉ sau vài tuần nhưng đến giờ vẫn đang cấp điện,” TS. Paolo Bombelli – tác giả đứng đầu bài báo (first author) công bố trên tạp chí Energy & Environmental Science – phát biểu. Hệ thống được đánh giá là đặc biệt hữu ích đối với những nơi hẻo lánh chưa có lưới điện và cần triển khai các thiết bị IoT.

IoT là một mạng thiết bị điện tử khổng lồ (lên tới hàng tỷ), từ đồng hồ thông minh (smartwatch) cho đến các cảm biến đo nhiệt độ ở nhà máy điện,… Từng thiết bị như vậy lại được trang bị những con chip tiết kiệm năng lượng cùng bộ thu phát sóng không dây (wireless) và cần điện để hoạt động, liên tục thu thập và chia sẻ dữ liệu theo thời gian thực (real time) trên nền tảng internet. Theo dự báo, số thiết bị IoT trên toàn thế giới sẽ đạt 1000 tỷ vào năm 2035, và như vậy sẽ cần rất nhiều nguồn cấp điện di động. Các tác giả tin rằng sẽ không đủ và không thực tế nếu chỉ sử dụng pin lithium-ion bởi nhân loại cần phải sản xuất lượng lithium nhiều gấp 3 lần năng lực hiện nay. Ngoài ra, ngành công nghiệp pin lithium cũng tiềm ẩn rất nhiều rủi ro môi trường.

Nghiên cứu trên là thành quả hợp tác giữa Cambridge và ARM – công ty nổi tiếng với kiến trúc vi xử lý đang được áp dụng cho những con chip của Apple, Qualcomm, Samsung, MediaTek,… Các kỹ sư của ARM đã giúp thiết kế hệ thống sử dụng chip ARM Cortex M0+, chế tạo bảng mạch và cài đặt giao diện trình thu thập dữ liệu đám mây. Ngoài ra, nghiên cứu còn được Trung tâm Đổi mới Sáng tạo Quốc gia về Công nghệ Màng vi sinh (NBIC) tài trợ.

Nguồn: Bombelli, P. et al: ‘Powering a Microprocessor by Photosynthesis.’ Energy & Environmental Science, May 2022. DOI: 10.1039/D2EE00233G

Khoa học & Phát triển
Đăng ngày 21/05/2022
Hải Đăng
Khoa học

Lipid sinh học của tôm: Một kho báu dinh dưỡng

Các thành phần lipid trong tôm là cực kỳ phong phú và có thể mang lại lợi ích về sức khỏe. Một bài đánh giá khoa học do các nhà nghiên cứu từ Đại học Democritus công bố đã đi sâu vào thành phần lipid của nhiều loài tôm khác nhau, tập trung vào lợi ích sức khỏe tiềm năng của các hợp chất hoạt tính sinh học của chúng. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Marine Drugs của MDPI, giải thích cách các lipid này có thể góp phần phòng ngừa và điều trị các bệnh mãn tính, bao gồm các rối loạn tim mạch, tiểu đường, bệnh thoái hóa thần kinh và ung thư.

Lipid
• 12:00 13/01/2025

Các mục tiêu kháng vi-rút tiềm năng trong quá trình nhiễm vi-rút hoại tử cơ ở tôm thẻ chân trắng

Trong những năm gần đây, giải trình tự phiên mã đã được áp dụng rộng rãi để nghiên cứu tương tác giữa virus và vật chủ. Bằng cách so sánh các hồ sơ biểu hiện gen vật chủ ở các giai đoạn nhiễm khác nhau, các nhà nghiên cứu có thể xác định các yếu tố chính và những thay đổi trong đường dẫn truyền tín hiệu do nhiễm virus gây ra, giúp nhận định được các chiến lược xâm nhập của virus và cơ chế kháng vi-rút của vật chủ.

Tôm thẻ chân trắng
• 10:53 18/12/2024

Hướng đi mới trong nuôi trồng thủy sản: Mô hình Aquaponics

Mô hình Aquaponics đang được xem là một trong những giải pháp đột phá cho ngành nuôi trồng thủy sản trong thời kỳ hiện đại. Không chỉ kết hợp hiệu quả giữa nuôi thủy sản và trồng cây trong hệ thống tuần hoàn khép kín, mô hình này còn tối ưu hóa tài nguyên, mang lại lợi ích kinh tế và bảo vệ môi trường.

Mô hình Aquaponics
• 14:27 16/12/2024

Giải pháp công nghệ hiện đại trong kiểm soát rận biển trên cá hồi

Rận biển, một loại ký sinh trùng nguy hiểm, đang trở thành vấn đề lớn trong ngành nuôi trồng cá hồi. Chúng không chỉ gây tổn hại nghiêm trọng đến sức khỏe cá mà còn làm giảm năng suất và gia tăng chi phí sản xuất.

Cá hồi
• 10:20 12/12/2024

Phê duyệt đề cương nhiệm vụ Đề án phát triển thủy sản giai đoạn 2026 - 2030

Vừa qua, UBND tỉnh Bình Định thông qua Quyết định phê duyệt đề cương nhiệm vụ Đề án phát triển thủy sản giai đoạn 2026- 2030, định hướng đến năm 2050 trên địa bàn tỉnh Bình Định.

Ngư dân
• 13:40 17/02/2025

Kỹ thuật ương cá bớp giống trong bể xi măng

Cá bớp có tốc độ tăng trưởng nhanh, thịt ngon và phù hợp với cá nuôi lồng trên biển và nuôi trong ao đất. Trong giai đoạn ương giống, nhiều hộ nuôi đã áp dụng phương pháp ương cá bớp trong bể xi măng, giúp kiểm soát môi trường tốt hơn, hạn chế dịch bệnh và tăng tỷ lệ sống của cá.

Cá bóp
• 13:40 17/02/2025

Quy trình đánh giá Tôm giống Tép Bạc: Chất lượng đảm bảo từ Trại giống đến ao nuôi

Quy trình kiểm định Tôm giống theo Tiêu chuẩn Tép Bạc không chỉ dừng lại ở việc đánh giá chất lượng con giống tại trại mà còn giám sát chặt chẽ toàn bộ quá trình từ sản xuất, vận chuyển tôm giống cho tới khi đến tay người nuôi. Sự theo dõi xuyên suốt này giúp bà con an tâm hơn khi chọn giống đạt chuẩn, hạn chế rủi ro dịch bệnh và nâng cao hiệu quả nuôi trồng.

Nhá tôm
• 13:40 17/02/2025

Top 5 tỉnh có sản lượng nuôi tôm thẻ chân trắng lớn nhất Việt Nam

Tôm thẻ chân trắng là một trong những mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam, đóng góp lớn vào kim ngạch xuất khẩu thủy sản mỗi năm. Với ưu thế về tốc độ tăng trưởng nhanh, khả năng thích nghi tốt và hiệu quả kinh tế cao, tôm thẻ chân trắng được nuôi rộng rãi tại nhiều tỉnh thành, đặc biệt là khu vực Đồng bằng sông Cửu Long.

Nuôi tôm thẻ chân trắng
• 13:40 17/02/2025

Nhận biết con giống đạt chuẩn bằng mắt thường

Trong nuôi tôm, việc kiểm soát chất lượng con giống đóng vai trò then chốt, được xem là yếu tố quyết định đến 80% sự thành công của vụ nuôi. Vì vậy, việc nhận biết và lựa chọn những con giống khỏe mạnh ngay từ đầu là bước vô cùng quan trọng, giúp đảm bảo năng suất và hiệu quả của cả vụ nuôi.

Tôm giống
• 13:40 17/02/2025
Some text some message..