Fotograf s listy místo rukou
Fotografování obvykle potřebuje někoho, kdo vybere záběr a stiskne spoušť. V londýnské zoologické zahradě se však v roce 2019 stala hvězdou experimentu kapradina jménem Pete. Kamera namířená na její listy pořizovala pravidelné snímky bez běžného napájení ze zásuvky a její provoz umožňovala elektřina získávaná z prostředí, v němž rostlina rostla.
Vědci a pracovníci ochranářské organizace Zoological Society of London technologii testovali v expozici Rainforest Life. Pete byl zástupcem jemnolistých kapradin pěstovaných v prostředí připomínajícím tropický les. Projekt měl praktický cíl: ověřit, zda lze malá monitorovací zařízení napájet dlouhodobě i na místech, kam je těžké pravidelně nosit nové baterie a kde nemusí fungovat solární panely.
Fotografie rostliny samozřejmě neznamená, že si kapradina uvědomovala svůj vzhled nebo že sama rozhodovala o kompozici. Výraz selfie byl hravým označením zařízení, jehož energie vznikala díky biologickým procesům spojeným s rostlinou a půdními mikroorganismy. Skutečný mechanismus je však poučnější než reklamní slovní hříčka.
Malá elektrárna pod povrchem půdy
Rostliny při fotosyntéze přeměňují sluneční energii na chemickou energii uloženou v organických látkách. Část organického materiálu a látek odvozených z rostlinné činnosti se dostává do půdy, kde je zpracovávají bakterie a další mikroorganismy. Při rozkladu některých sloučenin vznikají elektrochemické procesy, které lze využít k získání elektrického proudu.
Zařízení se nazývá mikrobiální palivový článek. Jeho elektrody umožňují zachytit elektrony uvolňované při mikrobiálním metabolismu a vést je elektrickým obvodem. Nejde o to, že rostlina sama funguje jako baterie s listy, ani o přímé připojení fotoaparátu k fotosyntéze. Elektrickou energii umožňuje získávat soustava živých mikroorganismů, organických látek a elektrod.
Takové články zpravidla poskytují relativně malý výkon. Pro úsporné senzory, jednoduchou elektroniku a zařízení pracující přerušovaně to ale může stačit. Podle tehdejší zprávy vědců se Pete dostal až na fotografii přibližně každých dvacet sekund, což ukázalo, že systém dokáže pro vybranou nenáročnou aplikaci dodávat užitečnou energii.
Proč by vědci chtěli fotoaparát poháněný květináčem
Ochrana přírody potřebuje měřit teplotu, vlhkost, pohyb živočichů a další parametry často v odlehlých lokalitách. Běžná baterie má omezenou životnost a její výměna může být drahá, logisticky náročná nebo rušivá pro okolní ekosystém. Solární panely zase nemusí dodávat dost energie pod hustou korunou tropického pralesa.
Biologicky napájený senzor by mohl vydržet pracovat delší dobu bez pravidelné výměny zdroje. Není to univerzální řešení pro každé místo: výkon závisí na vlhkosti, půdních podmínkách, mikroorganismech i elektronice a v reálném terénu musí být zařízení spolehlivě chráněno. Výhodou je však možnost využít existující biologické procesy pro velmi úsporné měření.
Pokus s kapradinou přitom nesměřoval k tomu, aby rostliny jednou nabíjely telefony nebo celé domácnosti. Měl prověřit, zda přirozené fungování ekosystému může pomoci provozovat přístroje, které ekosystém sledují.
Když se věda umí zasmát
Pete získal mediální popularitu hlavně díky nápadu se selfie. Z technického hlediska šlo o jednu z demonstrací možností mikrobiálních palivových článků, jejichž vývoj pokračuje i v dalších laboratořích. Výzkumníci zkoumají jejich účinnost, materiály elektrod i schopnost dlouhodobě napájet nenáročná zařízení.
Na celém pokusu je pěkné, že využívá spolupráci organismů, kterou běžně nevidíme. Listy rostliny zachycují světlo, část organické hmoty se dostává do půdy a mikroorganismy ji dále přeměňují. Přidáme-li vhodné elektrody a úspornou elektroniku, může se z tohoto koloběhu stát zdroj malého elektrického výkonu.
Z kapradiny se fotograf v lidském smyslu nestal. Její květináč ale názorně ukázal, jak lze kombinovat biologii a elektroniku způsobem, který se jednou může hodit mnohem více než k pořizování neobvyklých snímků.
MOHLO BY SE VÁM TAKÉ LÍBIT
Zdroje: Kód Enigma [1], BBC Science Focus – Meet Pete the Fern, the World's First Entirely Plant-Powered Photographer [2], Fuel – Microbial Fuel Cells as a Sustainable Platform Technology for Bioenergy, Biosensing and Environmental Monitoring, DOI 10.1016/j.fuel.2019.115682 [3], DPReview – London Researchers Develop Plant-Powered Camera System for Conservation Efforts [4]. img ai generated
