Budoucnost energetiky není sci‑fi (2) - Báječný zelený svět

Ve filmu Matrix stroje zotročily lidi, aby z nich vyráběly energii. Člověk byl degradován na pouhou baterii, pěstován a sklízen, a z nějakého ne zcela jasného důvodu mu bylo navíc dopřáno komfortu v podobě nonstop virtuální simulace opravdového života. Kdyby to ovšem stroje zkusily doopravdy, měla by jejich elektrárna k použitelné účinnosti hodně daleko.

Lidské tělo generuje v průměru kolem 100 wattů energie a jen po dobu několika minut se dokáže vybičovat k trochu větším výkonům, takže kdybychom uměli využívat veškerou jeho energii, mohl by jeden člověk celý den svítit jednou žárovkou nebo patnáct minut pohánět počítač. Nic moc, navíc zmíněnou energii z velké části tělo potřebuje k tomu, aby se udrželo naživu, takže dlouhodobé energetické zisky budou ještě nižší. A aby toho nebylo málo, člověk negeneruje energii z ničeho, ale z jídla. Když tedy odečteme náklady na výrobu potravin, provoz a údržbu lidské pěstírny a na dozajista náročnou simulaci zvanou matrix, pro stroje samotné už mnoho energie nezbude.

Lidské tělo nejenže vydává málo energie, ale energii z potravy přeměňuje dost neefektivně, takže by milé stroje udělaly daleko lépe, kdyby místo krmení lidí brambory vyráběli elektřinu rovnou z brambor, nebo ještě lépe provozovaly jadernou elektrárnu. Ta vyžaduje výrazně méně péče, produkuje výrazně více energie a navíc nehrozí, že by se chtěla vzbouřit a stroje svrhnout.

Myšlenka získávání energie z lidského těla ale není úplně nereálná. Nejjednodušší je využít prostou sílu lidských svalů a nechat otroka udělat všechnu ošklivou práci, ale objevují se i nápady, které se Matrixu blíží daleko víc. Přicházejí s nimi v první řadě lékaři, kteří strkají do svých pacientů různá sofistikovaná život zachraňující udělátka, například kardiostimulátory. Ty potřebují ke své činnosti elektřinu, a protože nikdo si nepřeje být permanentně přidrátován k zásuvce, je nezbytné spolu s kardiostimulátorem zašít do těla i baterii. Jistým nedostatkem je, že se po čase baterie vybije a je třeba ji vyříznout a nahradit novou, což nemusí být pro pacienta tak úplně příjemné.

Vědci se proto začali zabývat myšlenkou baterie, která by se dobíjela nejen přímo v člověku, ale i z člověka. Energetických zdrojů se v našem těle nabízí hned několik. Jednak je to pohyb. Když stlačíte malou piezoelektrickou plošku, vznikne trocha energie, kterou můžete skladovat v mikrokapacitorech a v případě potřeby uvolnit. Celá ta věc (byť o zanedbatelném výkonu) by se vešla na několik milimetrů čtverečních. Dále jsou k dispozici termoelektrické materiály, které generují elektrický proud, pokud jsou jejich konce vystaveny rozdílným teplotám, například teplotě lidské krve a teplotě okolního vzduchu. I proudění lidské krve je možné využít. Do cévy poblíž srdce se vloží mikroturbína s mikrogenerátorem, kterou pohyb krve roztáčí a tím se vyrábí elektřina. A krev se dá využít i přímo – platinový palivový článek může rovnou spalovat glukózu v ní obsaženou, takže si baterie dobijete prostě tím, že vypijete láhev slazené limonády.

Poslední myšlenku by jistě uvítali všichni tloustnoucí pařani – pokud by příliš mnoho své tělesné energie odváděli na pohon počítače, začalo by tělo v nouzi spalovat tukové zásoby, a tak by jim nonstop hraní vyrobilo krásnou štíhlou figuru. Je tu ale riziko, že by se příliš intenzivním pařením mohli úplně vypařit.

Využívání krve pro pohon strojů jistě není žádná novinka, na pomezí scifi a hororu se příkladů vyskytuje dost a dost. Například Upír z Feratu, auto poháněné lidskou krví, kterou si vycucává přímo z řidiče. Jsou i reálné aplikace – umělec Mike Thompson vytvořil lehce znepokojivou krevní lampu, skleněnou baňku naplněnou luminolem, který se modře rozzáří, když do něj kápnete trochu krve…

Svítit si vlastní krví asi chtít nebudete, ale kdyby vám někdo nabídl, že si můžete dobít mobil jen tím, že ho budete nosit v kapse, nejspíš neodmítnete. Po lékařích se totiž na energii lidského těla vrhli právě výrobci spotřební elektroniky. Současné mobily a počítače zatím spotřebovávají příliš mnoho energie, než aby je jakýkoliv člověk zvládl pohánět, ale miniaturizace pokračuje, a když už budete mít počítač v čipu na zápěstí, televizi v kontaktní čočce a telefon implantovaný v zubu, asi budete požadovat, aby je nabíjelo něco srovnatelně mrňavého. Nejpravděpodobnější je využití piezoelektrického jevu. Vhodný materiál vetkáte do oděvu a tím, jak chodíte, hýbete se a pijete kafe, ho stlačujete a vyrábíte elektřinu. Ve Wisconsinu vyrobili například botu, která za chůze generuje proud. Pokud budete chtít, můžete si piezomateriál nechat omotat kolem cévy a dokud vám bude bít srdce, bude se s každým jeho úderem cévní stěna roztahovat a smršťovat a dobíjet vám mikrobaterku.

Jistě, bez klasických baterií se asi stejně neobejdete. Konec konců, komu by se chtělo čtvrt hodiny mávat rukou, když si zrovna nutně potřebuje zavolat taxíka.

Jiné nápady chtějí využívat lidského tepla. Jeden člověk ho příliš mnoho nevyrábí, ale když je lidí hodně? Pokud jste se někdy mačkali v davu, jistě jste zjistili, že spousta lidí na jednom místě už představuje docela slušné topné těleso. A tak ve Švédsku, na Stockholmském hlavním nádraží, používají teplo vydávané nahromaděnými cestujícími k ohřevu vody, kterou vytápí vedlejší kancelářskou budovu. Dají se využít i jiné formy lidské energie – třeba v Tokijském metru šlapou lidé na speciální kobereček, který díky tomu napájí informační tabuli, a existuje taneční klub, ve kterém světla svítí podle toho, jak moc zrovna dupete po parketu.

Ale ani přeměna živočicha v chodící baterii už není fikce. Pravda, nepohybuje se příliš rychle, protože se v ní změnil šnek. Vědci mu vyvrtali do ulity dírky, prostrčili jimi elektrody z uhlíkových nanotrubiček pokrytých enzymy a ty pak ze šnečkovy glukózy a vody vyráběly elektřinu. Jakmile hlemýžď zbaštil salát, dobil trochu i baterii. Prý si na svou přeměnu v energetický zdroj nestěžoval a vyráběl elektřinu po několik měsíců. Může se to zdát jako zbytečné týrání zvířat, ale představte si, že by ona šnečí baterie napájela miniaturní kameru, mikrofon a vysílačku. Získáte věčně fungující, samohybné špionážní zařízení. Pokud budete chtít rychlejšího špióna, stačí vyrobit živou baterii třeba z krysy nebo opice. Navíc se jim dají dát do hlavy elektrody, které jim budou říkat, jestli zahnout doleva nebo doprava, a je tu krysí Matrix jak vyšitý. Mimochodem, dálkově ovládaného krysího kyborga už vědci také vyrobili.

Nejen živočichy je možno zneužít na elektřinogenezi. Jsou tu ještě rostliny, a představa, že by se váš fíkus proměnil v nabíječku, rozhodně nezní špatně. Fíkus jede na fytosyntézu, řadu chemických reakcí, které využívají energie slunečního záření k tomu, aby z vody a oxidu uhličitého postupně vyrobily cukry bohaté na energii. Kdybychom si tuto reakci přizpůsobili pro své potřeby, mohl by nám vesele zelený čtvereček udělaný třeba ze špenátu dobíjet mobil. Špenátovou baterii vyrobili vědci z MIT, když z rostlinky izolovali proteiny, které díky světlu produkují elektrony, a uzavřeli je mezi dvě membrány, které zajišťují, že špenát bude mít dost vody a tato se nedostane do počítače, který je zelenou baterií nabíjen. Když svítí slunce, špenátové proteiny dělají malý elektrický proud. V noci ovšem rostlinné baterie spí.

Energie z lidí, šneků a rostlin je fajn, ale moc jí není. Ve skutečnosti je její využití asi stejně dobrý nápad, jako napájet domácnost elektřinou, kterou vyrábí houf křečků běhajících v kolech. I se sebelepší účinností spotřebičů nám biozdroje dokáží maximálně počítače pohánět, ale vyrobit je bude muset něco napájeného klasicky. Přesto je škoda tuhle krásnou biopunkovou budoucnost opustit. Copak přece jen neexistuje možnost, jak z nějakých zvířátek dělat spoustu a spoustu elektřiny? Co takhle elektrárna, která by fungovala na trávu?

Hodná zvířátka, která by z trávy dokázala vyrábět energii, se jmenují kvasinky a bakterie. Za jistých okolností dokáží žvýkat vhodně předpřipravenou biomasu a jako zplodiny metabolismu produkovat energeticky využitelný metan. Jiné kvasinky tráví glukózu a vylučují etanol, což je proces známý všem producentům piva, vína a ovocných destilátů, a takto vzniklý etanol se dá využít nejenom k příjemné opici, ale i v energetice.

Drobným problémem je, že v běžné trávě není moc glukózy, a potvůrky, co žerou trávu, zase neumějí prdět biopaliva. Zde nabízí pomocnou ručku genetické modifikace. Buď uděláte supersladkou trávu, anebo sešijete dohromady genom několika kvasinek a vyrobíte mutanta, který dokáže pohltit kde jaký plevel a vyrobit palivo. Takový zelený blob by mohl žít v jímce na vaší zahrádce a vyrábět pohon pro váš domeček ze slupek od banánů. Jenom bude důležité mu zabránit, aby vylezl a sežral vaše pelargonie, o psu nemluvě.

Pokud bychom ale měli dost cukru, můžeme energeticky využívat již existující mikroby. Třeba bakterii Rhodoferax ferrireducens, která, když jí dáte glukózu a přistrčíte k zadečku elektrody, začne vyrábět elektřinu. Přestože k výrobě spotřebičů budoucnosti budeme nadále potřebovat klasické zdroje energie, můžete se ocitnout obklopeni položivými spotřebiči, kterým bude třeba dávat najíst, svítit na ně a nechávat je pravidelně odpočinout, aby fungovaly. Váš vztah s osobním počítačem tak bude ještě osobnější. Současné počítače mohou chytit viry, ale živý počítač budoucnosti by mohl onemocnět doopravdy a vyžadovat klid, aspirínek, a čaj s citrónem.

(Převzato s laskavým svolením časopisu XB-1, měsíčníku sci-fi, fatasy a hororu.)

Web: www.casopisxb1.cz