La raccolta di corrente elettrica da sistemi fotosintetici biologici viene generalmente ottenuta mediante l'immersione del sistema in una soluzione elettrolitica. Ora, i ricercatori di Technion-Istituto israeliano di tecnologia hanno, per la prima volta, utilizzato una pianta succulenta per creare una “cella biosolare” vivente che funziona grazie alla fotosintesi.
Tutti i processi biologici naturali delle cellule viventi, dai batteri e funghi alle piante e agli animali, coinvolgono il movimento degli elettroni. Tuttavia, le celle possono produrre elettricità esterna, a condizione che siano presenti gli elettrodi. I ricercatori hanno utilizzato i batteri per creare celle a combustibile in passato, ma i microbi necessitavano di un’alimentazione continua. Invece, gli scienziati, incluso il team di Noam Adir, si sono rivolti alla fotosintesi per generare corrente.
Durante questo processo la luce guida un flusso di elettroni dell'acqua, che alla fine produce ossigeno e zucchero. Come una cella solare, ciò implica che le cellule fotosintetiche viventi hanno continuamente un flusso di elettroni che può essere assorbito come “fotocorrente” e utilizzato per alimentare un circuito esterno.
Alcune piante hanno cuticole spesse per preservare l'acqua e le sostanze nutritive all'interno delle foglie, come le piante grasse che si trovano nelle zone aride. Come soluzione elettrolitica di una cella elettrochimica, Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster e Adir intendevano esplorare per la prima volta se fotosintesi nelle piante grasse potrebbe produrre energia per le celle solari viventi.
Utilizzando la succulenta Corpuscularia lehmannii, spesso conosciuta come la “pianta del ghiaccio”, i ricercatori hanno prodotto una cella solare vivente. Hanno testato una delle foglie della pianta inserendo un anodo di ferro e un catodo di platino e hanno scoperto che aveva una tensione di 0.28 V. Potrebbe produrre corrente per più di un giorno se collegato a un circuito e raggiungere densità di fotocorrente fino a 20 A/cm2.
Anche se queste cifre sono inferiori a quelle di un ordinario batteria alcalina, si applicano solo a una foglia. Secondo precedenti indagini su dispositivi organici analoghi, numerose foglie collegate in serie possono aumentare la tensione. Il team ha deliberatamente creato la cella solare attiva in questo modo protoni nella soluzione fogliare interna possono combinarsi al catodo per produrre idrogeno gassoso, che potrebbe poi essere raccolto e utilizzato per altri scopi. Secondo i ricercatori, il loro approccio potrebbe contribuire a sviluppare soluzioni energetiche verdi multiuso e sostenibili in futuro.
Riferimento della Gazzetta:
- Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster e Noam Adir. Cella biofotoelettrochimica autochiusa in piante succulente. Materiali e interfacce applicate ACS. DOI: 10.1021/acsami.2c15123
