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

Tác động của giá nguyên liệu đầu vào lên giá bán tôm

Ngành nuôi tôm đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế nông nghiệp, đặc biệt ở các nước nhiệt đới như Việt Nam.

Tôm thẻ
• 14:35 02/02/2025

Nghề làm mắm: Đặc sản gắn liền với nghề cá

Nghề làm mắm đã gắn bó sâu sắc với đời sống của người dân vùng ven biển Việt Nam, trở thành một nét đặc trưng không thể thiếu trong văn hóa ẩm thực và kinh tế địa phương.

Làm mắm
• 14:35 02/02/2025

Cập nhật giá tôm thẻ hiện nay và dự báo xu hướng thị trường

Tôm thẻ chân trắng từ lâu đã trở thành một trong những ngành hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam, góp phần quan trọng vào nền kinh tế thủy sản quốc gia.

Giá tôm thẻ
• 14:35 02/02/2025

Các giống cá lóc mới lai tạo tăng trưởng nhanh, ít bệnh, phù hợp xuất khẩu

Cá lóc, hay còn gọi là cá chuối, là một trong những loài cá nuôi phổ biến tại Việt Nam và nhiều quốc gia châu Á. Với sự phát triển mạnh mẽ của thị trường xuất khẩu, nhu cầu về các giống cá lóc có khả năng tăng trưởng nhanh, ít bệnh và đạt chất lượng cao ngày càng tăng. Trong bài viết này, Tép Bạc sẽ giới thiệu các giống cá lóc lai tạo đột phá, đáp ứng nhu cầu nuôi trồng và xuất khẩu hiện đại.

Cá lóc
• 14:35 02/02/2025

Cá lóc cảnh có dễ chăm sóc không?

Cá lóc cảnh đang trở thành một loại cá cảnh được yêu thích nhờ vẻ đẹp mạnh mẽ và tính cách linh hoạt. Tuy nhiên, rất nhiều người vẫn tự hỏi liệu loại cá này có dễ chăm sóc hay không. Hãy cùng Tép Bạc tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.

Cá lóc cảnh
• 14:35 02/02/2025
Some text some message..