Des informaticiens montrent comment les bactéries peuvent alimenter des capteurs à faible puissance

sillon

Crédit : Pixabay/CC0 Domaine public

Des informaticiens de l’Université de Californie à San Diego montrent comment les microbes du sol peuvent être exploités pour alimenter des capteurs à faible puissance. Cela ouvre de nouvelles possibilités pour les piles à combustible microbiennes (MFC), qui peuvent alimenter des capteurs d’hydratation du sol et d’autres dispositifs.

Dirigé par le professeur adjoint Pat Pannuto du Département d’informatique et d’ingénierie (CSE) et Gabriel Marcano, titulaire d’un doctorat. étudiant travaillant avec Pannuto, cette recherche a été présentée aujourd’hui lors du premier atelier de l’Association for Computer Machinery (ACM) sur l’Internet des objets sans alimentation et à faible consommation.

“Nos applications les plus immédiates sont en milieu agricole, en essayant de créer des contrôles en boucle fermée. D’abord pour l’arrosage, mais éventuellement pour la fertilisation et le traitement : détection des nitrates, de l’azote, du phosphore, du potassium. Cela pourrait nous aider à comprendre comment limiter le ruissellement et d’autres effets », a déclaré Pannuto, auteur principal de l’étude intitulée “Soil Power? Can Microbial Fuel Cells Power Non-Trivial Sensors?”

Les capteurs de courant sont souvent alimentés par des batteries ou de petits générateurs solaires ou éoliens, mais cela crée d’autres problèmes. Les batteries doivent être changées périodiquement et les génératrices hors sol sont facilement endommagées par les charrues ou d’autres machines.

Les MFC sont autonomes, éliminent le besoin d’infrastructures en surface et d’entretien périodique et peuvent être enterrés avec les capteurs sous les lignes de caisse. En fin de compte, les piles à combustible biodégradables et les circuits associés pourraient simplement fondre, éliminant ainsi le besoin de récupérer les capteurs morts.

“Dans certains cas, nous laissons tomber ces capteurs dans des habitats écologiquement sensibles pour surveiller l’environnement”, a déclaré Pannuto. “Nous ne voulons pas aggraver le problème en laissant un groupe derrière nous.”






Crédit : Université de Californie – San Diego

Alimenter l’Internet de Tout

Pannuto a rejoint la faculté d’informatique et d’ingénierie en 2019 et se spécialise dans les systèmes embarqués et la façon dont l’informatique peut être déployée dans le monde physique.

“Une grande partie de mes recherches porte sur la récupération d’énergie, c’est là que cet article entre en jeu, et sur les communications à longue portée et à faible puissance”, a déclaré Pannuto. « Comment allons-nous soutenir l’éventuel Internet de tout ? »

Alors que tous les microbes produisent de l’énergie – et peuvent être trouvés dans pratiquement n’importe quelle poignée de saleté – les chercheurs s’intéressent particulièrement à une famille de bactéries anaérobies appelées geobacter.

“Ceux-ci ont été utilisés pour réduire la toxicité de l’uranium et des métaux lourds dans le sol”, a déclaré Marcano. “Des études récentes ont montré qu’ils sont assez prolifiques pour la production d’électricité.”

Bien que l’article actuel ait été rédigé en interne au Département d’informatique et d’ingénierie de la UC San Diego Jacobs School of Engineering, il fait partie d’un projet plus vaste avec Colleen Josephson à UC Santa Cruz et Josiah Hester, Weitao Shuai et George Wells à Northwestern. .

En plus de la surveillance des fermes, les chercheurs travaillent également avec des groupes de protection des zones humides. Le thème unificateur soutient la mesure à long terme dans les zones qui manquent d’infrastructures de soutien.

Et bien que les MFC n’alimentent rien qui nécessite beaucoup d’énergie, ils offrent un énorme potentiel pour prendre en charge les systèmes de surveillance passifs et fournir des données améliorées pour les fermes et les zones humides.

“Nous n’allons pas faire fonctionner un téléphone portable sur le sol de si tôt, mais nous pouvons récolter suffisamment d’énergie pour envoyer un paquet de données plusieurs fois par jour”, a déclaré Pannuto. “Nous pouvons développer une infrastructure de surveillance en utilisant simplement l’énergie disponible dans la saleté.”


Percée dans l’alimentation des capteurs sans fil


Plus d’information:
Gabriel Marcano et al, Soil Power ? : Les piles à combustible microbiennes peuvent-elles alimenter des capteurs non triviaux ? Actes du 1er atelier ACM sur l’Internet des objets sans alimentation et à faible consommation (2021). DOI : 10.1145/3477085.3478989

Fourni par Université de Californie – San Diego

Citation: Des informaticiens montrent comment les bactéries peuvent alimenter des capteurs de faible puissance (2022, 30 mars) récupéré le 30 mars 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-03-scientists-bacteria-fuel-low-power-sensors.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. En dehors de toute utilisation loyale à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans l’autorisation écrite. Le contenu est fourni seulement pour information.