A coleta de uma corrente elétrica de sistemas fotossintéticos biológicos é tipicamente alcançada pela imersão do sistema em uma solução eletrolítica. Agora, pesquisadores da Instituto de Tecnologia Technion-Israel usaram, pela primeira vez, uma planta suculenta para criar uma “célula bio-solar” viva que funciona com a fotossíntese.
Todos os processos biológicos naturais das células vivas - de bactérias e fungos a plantas e animais - envolvem o movimento de elétrons. No entanto, as células podem produzir eletricidade externa, desde que os eletrodos estejam presentes. Pesquisadores usaram bactérias para fazer células de combustível no passado, mas os micróbios exigiam alimentação contínua. Em vez disso, os cientistas, incluindo a equipe de Noam Adir, recorreram à fotossíntese para gerar corrente.
A luz conduz um fluxo de elétrons da água durante esse processo, que eventualmente produz oxigênio e açúcar. Como uma célula solar, isso implica que as células fotossintéticas vivas têm continuamente um fluxo de elétrons que pode ser retirado como uma “fotocorrente” e utilizado para alimentar um circuito externo.
Algumas plantas têm cutículas grossas para preservar água e nutrientes dentro de suas folhas, como as suculentas encontradas em áreas áridas. Como a solução eletrolítica de uma célula eletroquímica, Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster e Adir pretendiam explorar pela primeira vez se fotossíntese em suculentas pode produzir energia para células solares vivas.
Usando a suculenta Corpuscularia lehmannii, também conhecida como “planta do gelo”, os pesquisadores produziram uma célula solar viva. Eles testaram uma das folhas da planta inserindo um ânodo de ferro e um cátodo de platina e descobriram que ela tinha uma voltagem de 0.28V. Ele poderia produzir corrente por mais de um dia quando conectado a um circuito e atingir densidades de fotocorrente de até 20 A/cm2.
Mesmo que esses números sejam menores do que os de um bateria alcalina, eles se aplicam apenas a uma folha. De acordo com investigações anteriores sobre dispositivos orgânicos análogos, várias folhas conectadas em série podem aumentar a tensão. A equipe criou deliberadamente a célula solar ativa para que prótons na solução interna da folha podem se combinar no cátodo para produzir gás hidrogênio, que pode então ser coletado e usado para outros fins. Segundo os pesquisadores, sua abordagem poderia ajudar a desenvolver soluções de energia verde multifuncionais e sustentáveis no futuro.
Jornal de referência:
- Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster e Noam Adir. Célula biofotoeletroquímica autofechada em plantas suculentas. Materiais e interfaces aplicados ACS. DOI: 10.1021/acsami.2c15123
