إلكترونيات صالحة للأكل يمكن أن يكون لها تأثير كبير على تشخيص وعلاج أمراض الجهاز الهضمي

في سنة 2019، فاز “ماريو كايروني” بمنحة موحّدة بقيمة 2 مليون يورو لمشروع ELFO، الذي يستكشف مجال الإلكترونيات الصالحة للأكل. حيث ابتكر “كايروني” بالتعاون مع فرقه العلمي بطارية صالحة للأكل بالكامل وقابلة لإعادة الشحن، بدءًا من المواد التي يتم استهلاكها عادةً كجزء من نظامنا الغذائي اليومي.

تم وصف خلية بطارية إثبات المفهوم والتطبيقات الممكنة في التشخيص الصحي ومراقبة جودة الغذاء والروبوتات اللينة الصالحة للأكل. في ورقة نُشرت مؤخرًا في مجلة Advanced Materials.

تم تنفيذ الدراسة من قبل مجموعة “ماريو كايروني”، منسق مختبر الإلكترونيات المطبوعة والجزيئية لمركز IIT في ميلانو (إيطاليا) ؛ حيث تركز فريق العمل على دراسة الخصائص الإلكترونية للأغذية ومنتجاتها الثانوية، من أجل توحيدها مع المواد الصالحة للأكل وإنشاء مواد إلكترونية جديدة صالحة للأكل.

الإلكترونيات الصالحة للأكل

تعد الإلكترونيات الصالحة للأكل مجالًا متناميًا مؤخرًا يمكن أن يكون له تأثير كبير على تشخيص وعلاج أمراض الجهاز الهضمي، وكذلك على مراقبة جودة الغذاء، أحد أكثر التحديات إثارة للاهتمام في تطوير الأنظمة الإلكترونية الصالحة للأكل في المستقبل هو تحقيق مصادر الطاقة الصالحة للأكل.

تفاعلات الأكسدة والاختزال الكيميائية الحيوية

استلهمت مجموعة أبحاث IIT من تفاعلات الأكسدة والاختزال الكيميائية الحيوية التي تحدث في جميع الكائنات الحية، وطوروا بطارية تستخدم الريبوفلافين (فيتامين B2 ، الموجود على سبيل المثال في اللوز) كأنود وكيرسيتين (مكمل غذائي ومكون موجود في نبات الكبر، من بين أمور أخرى) ككاثود.

تم استخدام الفحم المنشط (دواء واسع الانتشار بدون وصفة طبية)، لزيادة التوصيل الكهربائي، بينما كان المنحل بالكهرباء قائمًا على الماء، الفاصل، المطلوب في كل بطارية لتجنب حدوث دائرة قصر، مصنوع من أعشاب نوري البحرية، النوع الموجود في السوشي.

بعد ذلك، تم تغليف الأقطاب الكهربائية في شمع العسل، حيث خرج منها ملامسان ذهبيان من الدرجة الغذائية (الرقاقة التي يستخدمها طهاة المعجنات) على دعامة مشتقة من السليلوز.

الأولى من نوعها

تعمل خلية البطارية عند 0.65 فولت، وهو جهد منخفض بما يكفي لعدم إحداث مشاكل في جسم الإنسان عند تناوله، يمكن أن يوفر تيار 48 μA لمدة 12 دقيق، أو بضع ميكرو أمبير لأكثر من ساعة، وهو ما يكفي لتزويد الطاقة للأجهزة الإلكترونية الصغيرة، مثل مصابيح LED منخفضة الطاقة، لفترة محدودة.

القابلية لإعادة الشحن

هذا المثال للبطارية القابلة لإعادة الشحن الصالحة للأكل بالكامل، وهي الأولى من نوعها على الإطلاق، سيفتح الأبواب أمام تطبيقات إلكترونية جديدة صالحة للأكل.

كما أشار منسق الأبحاث ماريو كايروني، “تتراوح الاستخدامات المستقبلية المحتملة من الدوائر الصالحة للأكل وأجهزة الاستشعار التي يمكنها مراقبة الظروف الصحية إلى تشغيل أجهزة الاستشعار لمراقبة ظروف تخزين الأغذية، علاوة على ذلك ، نظرًا لمستوى أمان هذه البطاريات ، يمكن استخدامها في لعب الأطفال، حيث يوجد ارتفاع خطر الابتلاع، في الواقع ، نحن نعمل بالفعل على تطوير أجهزة ذات سعة أكبر وتقليل الحجم الكلي، سيتم اختبار هذه التطورات في المستقبل أيضًا من أجل تشغيل الروبوتات اللينة الصالحة للأكل.

تخزين الطاقة

أضاف إيفان إيليك، المؤلف المشارك للدراسة، “تعد هذه البطارية الصالحة للأكل أيضًا ممتعة جدًا لمجتمع تخزين الطاقة، يمثل بناء بطاريات أكثر أمانًا، بدون استخدام مواد سامة، تحديًا نواجهه مع زيادة الطلب على البطاريات،  في حين أن بطارياتنا الصالحة للأكل لا تشغل السيارات الكهربائية، فهي دليل على أن البطاريات يمكن تصنيعها من مواد أكثر أمانًا من بطاريات Li-ion الحالية، نعتقد أنها ستلهم العلماء الآخرين لبناء بطاريات أكثر أمانًا لمستقبل مستدام حقًا”.