Grzyby nowym źródłem materiałów elektrochemicznych

Naukowcy wykazali, że grzyb pleśniowy Neurospora crassa przekształca magnez w kompozyt mineralny o korzystnych właściwościach elektrochemicznych.

Wykorzystując przeprowadzany przez grzyby proces biomineralizacji manganu, uzyskaliśmy aktywne elektrochemicznie materiały. Elektrochemiczne właściwości kompozytu karbonizowanej biomasy grzyba i tlenku manganu [(MycMnO_x/C)] były testowane w superkondensatorze i akumulatorze litowo-jonowym. Okazało się, że są one świetne. Opisany system stanowi więc nową biotechnologiczną metodę uzyskiwania odnawialnych materiałów elektrochemicznych - wyjaśnia Geoffrey Gadd z Uniwersytetu w Dundee.

Zespół Gadda od dawna bada zdolność grzybów do przekształcania metali i minerałów w użyteczny sposób. Wcześniej Szkoci wykazali np., że mogą one stabilizować toksyczne pierwiastki ołów i uran. Mając to na uwadze, naukowcy postanowili sprawdzić, czy da się je wykorzystać do uzyskania nowych materiałów elektrochemicznych. Okazało się, że tak.

Autorzy publikacji z pisma Cell podkreślają, że zależało im na wykorzystaniu zarówno opisanej wcześniej zdolności do biomineralizacji, jak i nitkowatej grzybni, która może stanowić rusztowanie dla odkładających się minerałów. Dodają, że choć prowadzono już studia nad zastosowaniem materiałów biologicznych w roli prekursorów węglowych, dotąd nie badano jeszcze biomineralizujących systemów grzybowych. W tym przypadku uciekano się do strącania węglanu magnezu pośredniczonego przez ureazę N. crassa.

Dywagowaliśmy, że rozkład biomineralizowanych węglanów [...] może stanowić nowe źródło tlenków metalu o istotnych właściwościach elektrochemicznych.

W ramach eksperymentu Gadd i inni inkubowali N. crassa w pożywce zawierającej mocznik i chlorek manganu(II). Zaobserwowali, że strzępki grzybni uległy biomineralizacji i/lub zostawały otoczone minerałami w różnych postaciach. Po podgrzaniu w temperaturze 300°C uzyskano mieszaninę karbonizowanej biomasy i tlenków manganu. Dalsze badania pokazały, że w akumulatorach kompozyt (MycMnO_x/C) wykazywał wysoką stałość w pracy cyklicznej (po 200 cyklach udawało się zachować >90% pojemności), a w superkondensatorze zapewniał wysoką pojemność rzędu >350 F g⁻¹.

Neurospora crassa grzyb pleśniowy superkondensator akumulator litowo-jonowy materiał elektrochemiczny biomineralizacja Geoffrey Gadd