“Bacteriebatterij” laadt zichzelf op in de bodem

De Universiteit van Bath heeft een batterij ontwikkeld die aangedreven wordt door bacteriën. In Brazilië is al een prototype uitgerold van de ecologische accu die energie oogst van micro-organismen in de grond om zichzelf op te laden.

Moeilijk op te laden landbouwsensoren

Exacte gegevens over bodemsamenstelling en omstandigheden zijn cruciaal voor boeren om de best mogelijke opbrengsten te behalen. Daarvoor zijn heel wat sensoren nodig, maar het is moeilijk om die op een betrouwbare manier van stroom te voorzien. Door de nood aan bekabeling, wegwerpbatterijen of zonnepanelen die afhankelijk zijn van het weer, is het sop vaak de kool niet waard.

Maar de onderzoekers van de Universiteit van Bath maken zich sterk dat hun goedkope en ecologische apparaat - genaamd Bactery “altijd aan blijft” en zo kan helpen om deze barrière te overwinnen.

Het apparaat, dat zo’n 30 euro per stuk zal kosten, maakt gebruik van bacteriën die in de bodem aanwezig zijn om elektriciteit op te wekken. De zogenaamde “elektrigenen” genereren elektronen wanneer ze organisch materiaal afbreken.

Digitalisering in de landbouw

Het team bouwde zo in 2019 al een door de bodem aangedreven waterdesinfectiesysteem voor afgelegen gemeenschappen. Het prototype werd getest in Icapuí, een vissersdorp in een semi-aride deel van noordoost Brazilië.

“Ons aanvankelijke doel is om de digitalisering binnen de landbouwsector te versnellen”, zegt chemisch ingenieur Jakub Dziegielowski. “Het doel van het pilootproject in Brazilië was om het concept te bewijzen en de mogelijkheid te demonstreren om de bodem te gebruiken als een bron van elektriciteit om iets substantieels van stroom te voorzien. In ons geval was dat een elektrochemische waterbehandelingsreactor.”

Inmiddels heeft Bactery een manier gevonden om de elektriciteitsproductie te verhogen en op te slaan voor gebruik in de landbouw. De ecologische batterij biedt een praktische, betaalbare en betrouwbare manier om de sensoren van stroom te voorzien, door gebruik te maken van de bodem zelf, zegen ze.

De vraag naar landbouwsensoren en slimme apparaten die real-time gegevens verstrekken over zaken als bodemgezondheid, gewasgroei en omgevingsomstandigheden neemt wereldwijd toe.

Hudson Zanin, professor aan de School of Electrical and Computer Engineering aan de Braziliaanse Universiteit van Campinas, die niet bij het onderzoek betrokken was, zegt dat de methode zeer duurzaam is.

“Het apparaat van Bactery kan wel eens revolutionair zijn als het op grote schaal kan worden geproduceerd”, zegt Zanin, die zelf ook werkt aan de ontwikkeling van apparaten om energie op te slaan.

Zuurstofvrij

Een barrière voor opschaling, volgens Zanin, is wel dat de omgeving rond de plantenwortels zuurstofvrij moet zijn om te voorkomen dat de vrije elektronen zich aan de zuurstof hechten. Dat zou de elektriciteitsopwekking namelijk onmogelijk maken.

Daarom, zegt hij, is het systeem ontworpen om te werken in omstandigheden waar de plantenwortels onder water staan. Dat zorgt namelijk voor een zuurstofvrije omgeving wat het transport van elektronen vergemakkelijkt.

“Er is inderdaad behoefte aan anaerobe omstandigheden rond een van de elektroden”, zegt ontwikkelaar Dziegielowski. “Je kunt de technologie installeren in omgevingen die dit accommoderen, of aanpassingen aanbrengen in de bodem om de afhankelijkheid van vocht te minimaliseren.” Zo kunnen bijvoorbeeld de irrigatiemethoden aangepast worden om consistente vochtigheidsniveaus te garanderen.

Volgens Bactery kan je de technologie “installeren en vergeten” en heeft het een levensduur van meer dan 25 jaar.

Het bedrijf zal het komende jaar besteden aan het verfijnen van de prototypes, met als doel om in 2026 te beginnen met kleinschalige productie.

-

Dit artikel is oorspronkelijk verschenen bij IPS-partner SciDev.