Обувные стельки и моча – казалось бы, между ними не существует никакой связи. Однако в скором времени такой набор может стать незаменимым помощником для людей, оказавшихся вдали от цивилизации. Учёные из Университета Западной Англии разработали крепящееся на ноге устройство, которое производит электричество из мочи с помощью микробного топливного элемента (МТЭ).

Сама идея получения энергии из продуктов метаболизма не нова. Ранее та же команда под руководством Иоанниса Йеропулоса (Ioannis Ieropoulos) создала стационарную систему зарядки мобильного телефона за счёт переработки мочи.

Но размеры прибора не позволяли использовать его в полевых условиях, и исследователи решили разработать что-то более компактное.

В основе нового устройства по-прежнему лежит микробный топливный элемент, который состоит из катодной и анодной камеры, разделённых ионоселективной мембраной.

В анодной камере в условиях отсутствия кислорода находятся анаэробные бактерии, которые питаются мочой и используют содержащиеся в ней органические вещества, высвобождая в процессе электроны и протоны.

Под действием разности потенциалов электроны по внешней сети направляются к катоду, в то время как протоны проходят сквозь мембрану. В катодной камере в присутствии кислорода происходит образование воды.

На разработку этой технологии у инженеров ушло в общей сложности около 13 лет, но до сих специалисты не смогли масштабировать её для получения значительного количества электричества.

Тем не менее, несколько параллельных МТЭ позволяют добиться небольшой мощности, которая может быть использована для решения некоторых практических задач.

В новом устройстве энергетические элементы крепятся на ногах выше лодыжки, а в ботинки или носки вставлены стельки со встроенными насосами, копирующими работу сердца рыб. При ходьбе они обеспечивают циркуляцию по системе около 650 миллилитров мочи и постоянно снабжают бактерии питательными веществами. Генерируемой МТЭ энергии достаточно для питания небольшого передатчика, который раз в две минуты посылает сигнал бедствия.

«Конечно, сложно представить это на практике, но мы показали, что подобные системы подходят для определённых ситуаций, – рассказывает Йеропулос в пресс-релизе. – Например, наши исследования допускают создание носимых МТЭ, передающих координаты человека в экстренных ситуациях».

По мнению учёных,

компактные элементы системы могут быть встроены в военную форму или одежду для активного отдыха. Тогда для получения электричества в сложных условиях человеку потребуется лишь залить в резервуар немного мочи. Специалисты также отмечают необычное устройство насоса, который может быть использован для перекачки жидкости и в других приспособлениях.

Подробные результаты работы были опубликованы в журнале Bioinspiration & Biomimetics.