Site specific Installation / Residency: Centre for Creative Solutions / Lovinac
2020 Photo Microbial Fuel Cell


( ENG )
In the following image we have a photograph of the first prototype of our “Photo Microbial Fuel Cell” initiated in August 2020 as part of an artístic residency focused on “Non-human intelligences” at the Centre for Creative Solutions in Lovinac, Croatia.

The investigation began with the challenge of developing a permanent, sustainable interactive installation, without a stable source of electricity, nor access to the internet. These circumstances are what led us to reflect upon our own relationship towards the online environment and the importance it has in the development of our projects.

Finding ourselves without access to the “opensource” “maker” and “creative coding” communities, unravelled our concept. By associating this interconnection with the functioning network nature creates with its own environment, through a beneficial system of sharing resources and communicating, the investigation opened up new hypotheses.

The appropriation of electricity on behalf of nature as a means to enhance its network was an initial speculation, evolving our research towards the exploration of the relationship between nature and electricity, and finalizing in the investigation of the use of photosynthesis as a source of electrical energy.

Technical

Plants, algae and cyanobacteria, known as photoautotrophs, are the only organisms capable of realizing photosynthesis, a process in which they are able to synthesize their own nutrients through the generation of carbohydrates and oxygen from carbon dioxide, water and light energy.

These carbohydrate molecules contain covalent bonds that store energy. Part of this organic matter is utilized for the plant's growth, whilst 70% is discarded in the rhizosphere layer of the soil. Here, active microorganisms surround the plant's roots and break down these bonds as part of their own metabolism, liberating electrons in the process.

By capturing these electrons, we create a photo microbial fuel cell (P-MFC), a device that converts light into electrical energy. By closing the circuit using electrode extensions we create a path allowing the current to flow into a LED diode, creating a self sufficient, living source of electricity.

In the creation of our first prototype, we interconnected 5 plants in series, obtaining a voltage of 2,9 at noon, the hour of máximum UV radiation. Although we obtained enough voltage to light up a LED diode, results weren´t achieved for there was not enough amperage to do so.

Our second prototype was designed using just one plant device, and then connected to a Joules thief, to transform our circuit from direct current to an alternating current. This allowed us to light up a red LED diode by increasing our initial voltage of 0,75 to a final voltage of 3,7.

( ES )

“Photo Microbial Fuel Cell” es un proyecto en proceso de DIYBIO a través de una perspectiva compostista, resultado de la residencia artística realizada en Agosto 2020 en el “Centre for creative solutions” en el pueblo Lovinac en Croacia. Fue una residencia de un mes de duración enfocado en las “Inteligencias non-humanas”.

Dicha investigación comenzó con el desafío de llevar adelante una instalación permanente, sostenible y sin una fuente estable de electricidad, ni acceso a Internet.

Now more than ever is fundamental that we acknowledge how deeply interconnected we are with the space we inhabit, understanding that we are not separated entities, but part of the same ecosystem.

By defining new relationships with our environment we have the chance to envision new possible futures, where humans coexist with nonhuman entities, creating a new socio-cultural framework that challenges our perception of reality itself. By using the natural world to create a narrative and appropriating the use of technology as a tool to requestion our future we are able to integrate nature to the digital age.

Conceptualización
Como colectivo investigando la intersección entre el arte, ciencia y tecnología, recurrimos de forma constante a las comunidades “opensource” de “makers” y “creative coding” para aprender y desarrollar nuestros proyectos, creando así un flujo de intercambio constante con nuestro entorno online.

Encontrarnos sin acceso a esta red, fue el punto de partida de nuestra conceptualización. Fascinadas por nuestra dependencia sobre dicha relación externa, y teniendo en cuenta nuestra experiencia previa en el estudio de la inteligencia vegetal, fue que asociamos nuestro propio comportamiento con el funcionamiento en red de la naturaleza y su manera beneficiosa de compartir recursos y comunicarse con su entorno.

Desde aquí en más la investigación se abrió a nuevas especulaciones. La apropiación de la electricidad como herramienta por parte de la naturaleza fue una de ellas. 

Desenlazando el comienzo de nuestra exploración hacia el vínculo entre la naturaleza y la electricidad, culminando en la investigación de la fotosíntesis como fuente de energía eléctrica.

Investigación
Las plantas, las algas y las cianobacterias, también conocidas como fotoautótrofos, son los únicos organismos capaces de realizar la fotosíntesis, un proceso en el que pueden sintetizar su propio alimento mediante la generación de carbohidratos y oxígeno a partir de dióxido de carbono, agua y energía luminosa.

Dichas moléculas de carbohidratos contienen enlaces covalentes que almacenan energía. Parte de esta materia orgánica es utilizada para el crecimiento propio de la planta, pero hasta el 70% es deshechada en la capa rizosfera del suelo. Aquí, microorganismos activos rodean las raíces de la planta y rompen estos enlaces como parte de su propio metabolismo, liberando electrones en el proceso.

A través de la captura de los electrones, creamos una celda de combustible foto microbiana (P-MFC), un dispositivo que convierte la energía luminosa en energía eléctrica.

Desarrollo
Orientamos dichos electrones a través de un ánodo, un electrodo con capacidad de oxidarse, hacia un cátodo, otro electrodo que reciba el traspaso de electrones por medio de una membrana que facilite su paso, ocurre lo que se denomina diferencia de potencial eléctrico en donde fluye una corriente eléctrica de un punto a otro y se mide en volt.

By orientating these electrones from an anode, an electrode capable of oxidizing, towards a cathode, an electrode which recieves the transition of the electrons through a proton passing membrane, ocures what we call an electric potential difference, where an electrical current is able to flow from one point to another, measuring in volt. 

Necesitaremos conectar a nuestros electrodos, ánodo y cátodo, unas extensiones conductoras de electricidad para cerrar el circuito por fuera de la tierra y lograr así alimentar con corriente continua un diodo led.

En la creación de nuestro primer prototipo, interconectamos 5 plantas en serie, logrando obtener un voltaje de 2.9 al mediodía - hora de máxima radiación ultravioleta. Si bien logramos el voltaje suficiente para encender un diodo led, no obtuvimos dicho resultado al haber una falta de amperaje.

Para nuestro segundo prototipo utilizamos solamente un dispositivo planta y lo conectamos a un ladrón de Joules, para transformar nuestro circuito de corriente continua en alterna, así logrando encender un diodo led rojo con un voltaje inicial de 0,75, y obteniendo un voltaje final de 3,7 volts.



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