Nueva forma de recolectar electricidad a partir de la fotosíntesis natural de las plantas suculentas

La recolección de una corriente eléctrica de los sistemas fotosintéticos biológicos generalmente se logra mediante la inmersión del sistema en una solución electrolítica. Ahora, investigadores de Instituto Tecnológico Technion-Israel Por primera vez, hemos utilizado una planta suculenta para crear una “célula biosolar” viva que funciona mediante fotosíntesis.

Los procesos biológicos naturales de todas las células vivas, desde bacterias y hongos hasta plantas y animales, implican la movimiento de electrones. Sin embargo, las células pueden producir electricidad externa, siempre que haya electrodos presentes. Los investigadores utilizaron bacterias para fabricar celdas de combustible en el pasado, pero los microbios requerían una alimentación continua. En cambio, los científicos, incluido el equipo de Noam Adir, han recurrido a la fotosíntesis para generar corriente.

La luz impulsa un flujo de electrones del agua durante este proceso, que eventualmente produce oxígeno y azúcar. Al igual que una célula solar, esto implica que las células fotosintéticas vivas tienen continuamente un flujo de electrones que puede extraerse como una "fotocorriente" y utilizarse para alimentar un circuito externo.

Algunas plantas tienen cutículas gruesas para conservar el agua y los nutrientes dentro de sus hojas, como las suculentas que se encuentran en zonas áridas. Como solución electrolítica de una celda electroquímica, Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster y Adir intentaron explorar por primera vez si fotosíntesis en las suculentas podría producir energía para células solares vivas.

Utilizando la suculenta Corpuscularia lehmannii, a menudo conocida como la "planta de hielo", los investigadores produjeron una célula solar viva. Probaron una de las hojas de la planta insertando un ánodo de hierro y un cátodo de platino y descubrieron que tenía un voltaje de 0.28V. Podría producir corriente durante más de un día cuando se conecta a un circuito y alcanzar densidades de fotocorriente de hasta 20 A/cm2.

Aunque estas cifras son inferiores a las de un ciudadano común y corriente pila alcalina, sólo se aplican a una hoja. Según investigaciones anteriores sobre dispositivos orgánicos análogos, numerosas hojas conectadas en serie pueden aumentar la tensión. El equipo creó deliberadamente la célula solar viva para que protones en la solución interna de la hoja puede combinarse en el cátodo para producir gas hidrógeno, que luego podría recolectarse y usarse para otros fines. Según los investigadores, su enfoque podría ayudar a desarrollar soluciones de energía verde sostenibles y polivalentes en el futuro.

Referencia de la revista:

1. Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster y Noam Adir. Célula biofotoelectroquímica autocerrada en plantas suculentas. Materiales e interfaces aplicados ACS. DOI: 10.1021 / acsami.2c15123