Sokken met brandstofcellen die draaien op pis gaan draagbare technologie redden

Je vindt maar weinig wetenschappelijke artikelen met zo'n goede kop als deze: "Zelfvoorzienende draadloze transmitter aangedreven door met de voeten rondgepompte urine."

Dit artikel staat in het huidige nummer van Bioinspiration and Biomimetics en de kop stelt niet teleur, want de wetenschappers beschrijven daadwerkelijk een nieuwe technologie die elektriciteit opwekt door middel van een microbiologische brandstofcel die draait op pis. Het systeem, dat is geïnspireerd door de bloedsomloop van vissen, kan een chip van stroom voorzien die iedere twee minuten data naar een computer verzendt. Pis, bacteriën, draagbare technologie – dit is echt een goudmijn.

"Mobiele en draagbare apparaten worden in een steeds sneller tempo ontwikkeld en ze zijn daarom ook voor steeds meer consumenten beschikbaar," zo schrijven de wetenschappers in de paper. "Ondanks de ontwikkeling in ultra energiezuinige elektronica, is het nog steeds een uitdaging om deze apparaten van stoom te voorzien."

"Om dit probleem aan te pakken, wordt er gekeken naar alternatieve energiebronnen, zoals elektromagnetische, zonne-, thermische en mechanische energie. Een ander alternatief is het gebruik maken van afvalproducten, zeker als die beschikbaar zijn voor mensen in verschillende omstandigheden"

Het idee van de microbiologische brandstofcel die op pis draait is niet nieuw, zelfs niet als voeding voor draagbare technologie. In de basis maakt de urinebrandstofcel (of iedere andere brandstofcel gebaseerd op "vochtig organisch afval") gebruik van microben om de organische verbindingen af te breken. Uit dit proces ontstaat koolstofdioxide, protonen en elektronen. Als je die elektronen door een elektrisch circuit laat lopen, dan heb je een klein beetje elektriciteit.

Het probleem met zo'n systeem is dat het niet zo veel elektriciteit produceert, maar dat je wel een pompje nodig hebt om de brandstofcellen van urine te voorzien. Om dit op te lossen hebben de wetenschappers naar vissen gekeken.

In verhouding hebben vissen best eenvoudige bloedsomlopen. Een vissenhart heeft maar twee kamers, één atrium en één ventrikel. Daarnaast hebben vissen maar één bloedsomloop. Vinvormige stukken weefsel zorgen ervoor dat het bloed niet tegen de richting van het systeem in gaat stromen.

De auteurs van de paper dachten dat ze een vergelijkbaar systeem konden bouwen door gebruik te maken van onze voetstappen. Dat doen ze met sokken gemaakt van met pis gevulde buisjes. In plaats van een hart, drukken we met ieder voetstap de urine een stukje verder door de pisomloop, zodat de urinebrandstofcel er een constante hoeveelheid van krijgt aangeleverd. In dit systeem zitten ook van die vinvormige kleppen die voorkomen dat de plas terugstroomt. De urinebrandstofcel kan vervolgens verbonden worden met een apparaat, zoals een chip voor draadloze communicatie.

Het lijkt erop dat dit systeem in de toekomst ons leven kan redden. "Het is goed mogelijk om deze technologie toegepast te zien in een communicatiesysteem voor noodsignalen, die in geval van nood in staat is om iemands coördinaten te versturen," aldus de wetenschappers in het onderzoek. "Deze uitvinding laat niet alleen zien dat een meer toepassingen zijn voor microbiologische brandstofcellen, maar dat het ook mogelijk is om elektronica te maken die weet of de gebruiker in leven is. Dit apparaat werkt namelijk alleen als de gebruiker erin urineert."