Forscher des Istituto Italiano di Tecnologia haben die erste wiederaufladbare essbare Batterie aus Lebensmitteln entwickelt. Sie besteht aus den chemischen Bestandteilen von Mandeln, Kapern und Nori-Algen.
Kürzlich wurde in der Fachzeitschrift „Advanced Materials Journal“ ein Prototyp einer Batteriezelle veröffentlicht. Diese Batteriezelle kann in essbaren, weichen Robotern, in der Gesundheitsdiagnostik und in der Lebensmittelqualitätsüberwachung eingesetzt werden.
Die Studie wurde von Mario Caironi , Koordinator des Labors für gedruckte und molekulare Elektronik am IIT Center in Mailand, Italien, und seiner Arbeitsgruppe durchgeführt. Caironi forscht zu den elektromagnetischen Eigenschaften von Lebensmitteln und deren Nebenprodukten.
So gelingt es ihm, die chemischen Eigenschaften von Lebensmitteln zu nutzen, um neue essbare elektronische Materialien herzustellen. Dies ist das erste Beispiel vollständig essbarer, wiederaufladbarer Batterien.
Die biochemischen Redoxreaktionen finden in allen Lebewesen statt und haben die Forschungsgruppe inspiriert. Diese Batteriezelle arbeitet mit einer sehr niedrigen Spannung, sodass sie bei Einnahme keine Probleme verursacht.
Es arbeitet mit 0.65 V und liefert einen Strom von 48 µA für etwa 12 Minuten oder einige Mikroampere für mehr als eine Stunde. Kleine elektronische Geräte wie LEDs mit geringer Leistung können mit dieser Leistung für eine begrenzte Zeit betrieben werden. Die Entwicklung essbarer Energiequellen ist die größte Herausforderung bei der Herstellung essbarer Elektronik.
Mario Caironi fügte in diesem Zusammenhang hinzu: „Zukünftige Anwendungsmöglichkeiten reichen von essbaren Schaltkreisen und Sensoren zur Überwachung von Gesundheitszuständen bis hin zur Stromversorgung von Sensoren zur Überwachung der Lagerbedingungen von Lebensmitteln. Aufgrund der hohen Sicherheit dieser Batterien könnten sie zudem in Kinderspielzeug eingesetzt werden, wo ein hohes Risiko des Verschluckens besteht.“
Tatsächlich entwickeln wir bereits Geräte mit größerer Kapazität und kleinerer Gesamtgröße. Diese Entwicklungen werden in Zukunft auch zur Stromversorgung essbarer Softroboter getestet.“
Ivan Ilic , Mitautor der Studie, sagte: „Diese essbare Batterie ist auch für die Energiespeichergemeinschaft sehr interessant. Die Entwicklung sichererer Batterien ohne Verwendung giftiger Materialien ist eine Herausforderung, der wir uns angesichts der rasant steigenden Nachfrage nach Batterien stellen müssen.“
Unsere essbaren Batterien werden zwar keine Elektroautos antreiben, sind aber ein Beweis dafür, dass Batterien aus sichereren Materialien als die aktuellen Lithium-Ionen-Batterien hergestellt werden können. Wir glauben, dass sie andere Wissenschaftler dazu inspirieren werden, sicherere Batterien für eine wirklich nachhaltige Zukunft zu entwickeln.“
Vitamin B2, auch Riboflavin genannt, ist in Mandeln enthalten und diente als Anode . Kapern enthalten Quercetin, einen Bestandteil von Nahrungsergänzungsmitteln, und wurden als Kathode verwendet.
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Der Elektrolyt war wasserbasiert, und Aktivkohle wurde verwendet, um die elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen. Anschließend folgte der Separator aus Nori-Algen, der Kurzschlüsse in den Batterien verhindern sollte. Die Elektroden wurden in Bienenwachs eingekapselt, um zwei lebensmittelechte Goldkontakte zu erhalten.
Essbare Elektronik ist ein wachsendes Feld und kann einen großen Einfluss auf Diagnose und Behandlung haben. Vor allem bei Magen-Darm-Erkrankungen und zur effektiven Lebensmittelüberwachung. Mit einer wiederaufladbaren, essbaren Batterie aus Lebensmitteln scheint der Weg für weitere Innovationen in diesem Bereich nun frei.
Quelle: Wiley Online Library
