Bộ sạc điện thoại tự nhiên: Nhà máy điện của tương lai

E-Kaia là bộ sạc điện thoại nguyên mẫu sử dụng năng lượng dư thừa từ chu trình quang hợp của thực vật và vi sinh vật trong đất để tạo ra điện. E-Kaia được thiết kế bởi Evelyn Aravena, Camila Rupcich và Carolina Guerro vào năm 2009, các sinh viên từ Dược UC và Đại học Andrés Bello ở Chile. E-Kaia hoạt động bằng cách chôn một phần mạch sinh học vào đất bên cạnh cây trồng. 

Thực vật lấy oxy và khi kết hợp với năng lượng từ mặt trời, chúng sẽ trải qua một chu trình trao đổi chất gọi là quang hợp. Chu trình này tạo ra thức ăn cho cây, một số thức ăn được dự trữ trong rễ. Trong số rễ có các vi sinh vật giúp cây hấp thụ chất dinh dưỡng và từ đó chúng lấy được một ít thức ăn. Các vi sinh vật sau đó sử dụng thức ăn đó cho chu trình trao đổi chất của riêng chúng. Trong các chu trình này, chất dinh dưỡng được chuyển hóa thành năng lượng và trong quá trình này một số electron bị mất đi – được hấp thụ vào đất. Chính những electron này đã được thiết bị E-Kaia tận dụng. Không phải tất cả các điện tử đều được thu hoạch trong quá trình này và thực vật cũng như các vi sinh vật của nó không bị tổn hại trong quá trình này. Điều tuyệt vời nhất là loại hình sản xuất năng lượng này tuy nhỏ nhưng không gây tác động đến môi trường vì không thải ra khí thải hoặc sản phẩm phụ có hại như các phương pháp truyền thống.

Đầu ra E-Kaia là 5 volt và 0.6 amps, đủ để sạc điện thoại của bạn trong khoảng một tiếng rưỡi; để so sánh, đầu ra của bộ sạc Apple USB là 5 volt và 1 amp. Đầu cắm USB được tích hợp vào E-Kaia nên hầu hết các bộ sạc điện thoại hoặc thiết bị sử dụng USB đều có thể cắm và sạc để bảo vệ môi trường. Bởi vì bằng sáng chế của nhóm vẫn đang chờ xử lý nên thông số cụ thể về mạch sinh học E-Kaia vẫn chưa có nhưng nhóm hy vọng rằng họ có thể bắt đầu phân phối thiết bị này vào cuối năm 2015. 

Tương tự, Đại học Wageningen ở Hà Lan đang phát triển chương trình thực vật-e. Plant-e sử dụng nguyên lý tương tự như E-Kaia trong đó các electron từ vi sinh vật trong đất cung cấp năng lượng cho thiết bị. Vì thiết bị Plant-e đã được cấp bằng sáng chế chi tiết đã được phát hành về cách thức hoạt động: Một cực dương được cấy vào đất và một cực âm được bao quanh bởi nước được lắp đặt bên cạnh đất được ngăn cách bởi một lớp màng. Cực dương và cực âm được kết nối với thiết bị bằng dây dẫn. Vì có sự chênh lệch điện tích giữa môi trường chứa cực dương và cực âm, các electron sẽ di chuyển từ đất qua cực dương và cực âm rồi đi vào bộ sạc. Dòng điện tử tạo ra dòng điện và cung cấp năng lượng cho thiết bị.