需要喂养而不是充电的电池？这是科学家们通过他们创新的3D打印、可生物降解的真菌电池所完成的。这种活的电池可以为农业或偏远地区研究中使用的传感器提供电力。当它完成其功能时，它会在内部自我消化。
真菌确实非常有趣。这个独特的生命王国与动物的关系比与植物更近，包含了各种各样的生物。你可以找到从可食用的蘑菇和霉菌到单细胞生物和地球上最大的生物，以及可以导致疾病的病原体和药物的治疗剂。现在，Empa的研究人员利用了真菌的另一种技能：发电。
作为由Gebert Rüf Stiftung通过其微生物项目资助的为期三年的项目的一部分，Empa的纤维素与木材材料实验室的科学家们创建了一个功能性的真菌电池。虽然活细胞不产生大量电力，但它们产生的电力足以为温度传感器提供几天的电力。这种传感器在农业和环境研究中非常有用。真菌电池最显著的优点是，与传统电池不同，它是完全安全且可生物降解的。
来自打印机的真菌
从技术上讲，这个电池不是传统意义上的电池，而是被称为微生物燃料电池。像所有活生物一样，微生物将营养物质转化为能量，而微生物燃料电池则将其中的一部分能量捕获为电。直到现在，这些燃料电池主要依靠细菌。“这是我们第一次利用两种不同类型的真菌来创建一个工作燃料电池，”Empa研究员卡罗琳娜·雷耶斯解释说。这两种真菌物种相互配合得很好：一种酵母真菌在阳极侧通过其代谢释放电子，而一种白腐真菌在阴极侧产生一种独特的酶，允许电子捕获并导出电池外。
这些真菌不是事后加入电池的；它们从一开始就被包含在电池内。真菌电池的组件是采用3D打印技术制造的。这一技术帮助研究人员排列电极，以最大限度地提高微生物获取营养物质的可及性。真菌细胞被整合到打印材料中。实现这一目标并非易事；“找到一个能够让真菌繁茂生长的介质是具有挑战性的，”纤维素与木材材料实验室的负责人古斯塔夫·尼斯特伦说道。“此外，墨水必须容易挤出而不损坏细胞，同时还要具有电导性和可生物降解性。”
微生物学与电气工程相结合
研究人员利用他们实验室在3D打印软生物基材料方面的丰富经验，开发了一种由纤维素制成的合适墨水。真菌细胞可以将纤维素作为营养物质，有助于在使用后的电池分解。然而，它们的主要营养来源是加入电池单元中的简单糖。“我们可以将这些真菌电池存放在干燥状态，并通过简单地添加水和营养物质在现场激活它们，”雷耶斯说。
尽管这些顽强的真菌能够承受干燥条件，使用活材料对研究人员来说仍然带来了几个挑战。这个跨学科项目整合了微生物学、材料科学和电气工程。为了表征真菌电池，微生物学家雷耶斯不仅需要了解电化学，还需要修改那些技术以用于3D打印墨水。
研究人员现在的目标是增强真菌电池的功率和寿命，同时探索其他可能发电的各种真菌。“真菌在很大程度上尚未被探索和充分利用，尤其是在材料科学方面，”雷耶斯和尼斯特伦达成一致。
