Computer läuft seit mehr als einem Jahr mit Algen

Das System, das in etwa so groß ist wie eine AA-Batterie, habe das Potenzial zur Energiequelle für kleine Geräte, wie sie etwa im Internet der Dinge zum Einsatz kommen, heißt es in einer Mitteilung der Universität Cambridge.

Für ihre Versuchsanordnung verwendeten die britischen Forscher*innen eine ungiftige Algenart namens Synechocystis, die durch Photosynthese Energie aus der Sonne gewinnt. Die so gewonnen kleinen Mengen elektrischer Energie interagieren dann mit einer Aluminiumelektrode und werden zur Stromversorgung des Prozessors verwendet.

Arm-Prozessor

Bei dem Experiment, das gemeinsam mit dem britischen Chipentwickler Arm durchgeführt wurde und für 6 Monate anberaumt war, kam ein Mikroprozessor des Unternehmens, der Cortex M0+, zum Einsatz. Er ist extrem sparsam und wird auch häufig in Internet-of-Things-Geräten verwendet. Stattgefunden hat das Experiment in, wie die Forscher*innen schreiben, in "häuslicher Semi-Outdoor Umgebung, bei natürlichen Lichtverhältnissen und üblichen Temperaturschwankungen. Konkret stand das System von Februar bis August 2021 auf einem Fensterbrett.

Der Computer lief in Zyklen von 45 Minuten und berechnete Summen aufeinanderfolgender Zahlen. Ein solcher Zyklus erforderte 0,3 Mikrowatt Leistung. Ein jeweils darauf folgender Standby brauchte 0,24 Mikrowatt, heißt es bei New Scientist. Während des Experiments gab es keine Stromunterbrechungen. Auch Monate nach dem Ende des Experiments produzierte das System weiterhin Strom.

"Wir waren beeindruckt, wie konstant das System über einen langem Zeitraum funktioniert", wird der Biochemiker Paolo Bombelli von der Universität Cambridge zitiert. Er ist auch der leitende Autor einer Studie zu dem Experiment, die vergangene Woche in der Fachzeitschrift Energy & Environmental Science veröffentlicht wurde.

Auch bei Dunkelheit funktionsfähig

Die Alge stelle durch Photosynthese ihre eigene Nahrung her. Und obwohl Licht benötigt werde, könne das Gerät auch in Zeiten der Dunkelheit weiter Strom produzieren, so die Forscher*innen. Sie glauben, dass dies daran liegt, dass die Algen einen Teil ihrer Nahrung verarbeiten, wenn kein Licht vorhanden ist und dadurch weiterhin Strom erzeugt werde.

Der wachsende Bereich des Internet der Dinge - von Smartwatches bis zu Sensoren -  benötige immer mehr Energie. Die müsse von Systemen kommen, die Energie erzeugen, anstatt sie einfach in Batterien zu speichern, sagte der Biochemiker und Mitautor der Studie, Christopher Howe. Die Geräte etwa mit Lithium-Ionen-Batterien mit Strom zu versorgen sei nicht nur umweltschädlich, sondern wegen der Mengen an Lithium, die dafür benötigt werden, auf kurz oder lang gar nicht machbar.

Das System der britischen Forscher*innen besteht aus gängigen, kostengünstigen und weitgehend recyclebaren Materialien und kann leicht in großen Mengen hergestellt werden. Kommerziell kann es voraussichtlich in 5 Jahren genutzt werden, heißt es.