Pod našima nohama: budeme využívat bakterie k ukládání energie do země?

Nový, odvážný projekt, který v nedávné době obdržel grant ve Spojeném království Velké Británie a Severního Irska, by mohl přinést inovativní způsob ukládání solární energie, který by nevyžadoval prostor jako jiné baterie – úložiště by bylo přímo pod našima nohama, v půdě. Projekt plánuje využít mikrobiální život na Zemi k přenosu energie.

Jak může půda uchovávat sluneční energii?

Existuje spousta příkladů, kdy lidé pouze nasypou zeminu do nádoby, vloží do ní několik elektrod a spojí je dohromady – přestože právě toto mohla být počáteční idea celého projektu, ani zdaleka to není tak jednoduché.

Vložit do celého mixu solární úložiště vyžaduje něco mnohem propracovanějšího a sofistikovanějšího. Stávajícím, počátečním plánem tak je je poslat elektřinu ze solárních panelů do zakopaných elektrod, a tím stimulovat určité bakterie přirozeně se vyskytující v půdě.

Pokud totiž zpřístupníme energii mikroorganismům, využijí ji nějakým způsobem k přežití. Funguje to obdobně jako při poskytování potravy –  pokud poskytneme elektrickou energii, existují organismy, které ji mohou využít k provádění elektrosyntézy, kdy syntetizují molekuly na bázi uhlíku z oxidu uhličitého. Proces je podobný fotosyntéze, při které rostliny přijímají CO2 a přeměňují ho ve svých buňkách, s tím rozdílem, že tentokrát vše probíhá pod zemí.

Při dodání energie začnou bakterie pracovat, dojde ke snížení oxidu uhličitého a vytvoření složitější molekuly zvané acetát. Tento acetát, který lze popsat jako stejný druh molekuly nalezené v octu bez kyseliny, působí jako chemická zásobárna energie. Jakmile dojde k produkci acetátu, stačí zapnout další okruh (mikrobiální palivový článek), který aktivuje jinou sadu bakterií, která provede pravý opak první reakce – rozloží acetát. Organismy tak následně uvolní elektrony, které proudí obvodem a poskytují elektřinu na vyžádání.

Podzemní alternativa k lithiu

Půda je neuvěřitelně rozmanitá; jedna čajová lžička obsahuje více než 10 000 druhů mikrobů. Vědci tak chtějí využít některé z organismů a vybrat z nich ty nejlepší pro tuto práci tím, že pro ně vytvoří optimální podmínky. Velkou výhodou celé myšlenky je, že nevyžaduje chemické látky s omezenými zdroji nebo nebezpečné chemikálie, jako je lithium, které se používají v jiných technologiích pro výrobu baterií.

Organické molekuly, které při procesu v zemi vznikají, jsou často přítomné v půdě a přirozeně produkovány mikroorganismy v menším množství. Přesto existují určitá rizika – acetát sice není škodlivý, příliš velké množství už ovšem tak bezpečné není a potenciálně by mohlo poškodit jiné formy života, než které se procesu účastní. Přestože tak původní plán stojí na využívání vlhčí půdy ve větších podzemních hloubkách, je dopady zvýšeného množství acetátu třeba řádně prozkoumat.

Pokud se povede tuto počáteční fázi úspěšně překlenout, mohly by tyto baterie v dlouhodobém horizontu být umístěny pod poli solárních panelů. Prozatím ovšem mluvíme o „bateriích“ s poměrně nízkým napětím, takže je pravděpodobnější využití v systémech s relativně nízkou spotřebou energie – tedy například senzory, osvětlovací systémy, komunikace pro domácnosti mimo síť nebo dálniční infrastruktura.

Na podzemní baterie o vyšším napětí si budeme muset počkat o něco déle, ale samozřejmě se nad jejich tvorbou již také uvažuje.