Recoltarea unui curent electric din sistemele fotosintetice biologice se realizează de obicei prin imersarea sistemului într-o soluție de electrolit. Acum, cercetătorii de la Technion-Institutul de Tehnologie din Israel au folosit, pentru prima dată, o plantă suculentă pentru a crea o „celulă bio-solară” vie care funcționează prin fotosinteză.
Toate procesele biologice naturale ale celulelor vii - de la bacterii și ciuperci la plante și animale - implică mișcarea electronilor. Cu toate acestea, celulele pot produce electricitate externă, cu condiția să fie prezenți electrozi. Cercetătorii au folosit bacterii pentru a face celule de combustibil în trecut, dar microbii necesitau hrănire continuă. În schimb, oamenii de știință, inclusiv echipa lui Noam Adir, au apelat la fotosinteză pentru a genera curent.
Lumina conduce un flux de electroni ai apei în timpul acestui proces, care în cele din urmă produce oxigen și zahăr. La fel ca o celulă solară, acest lucru implică faptul că celulele fotosintetice vii au continuu un flux de electroni care poate fi atras ca un „fotocurent” și utilizat pentru a alimenta un circuit extern.
Unele plante au cuticule groase pentru a păstra apa și nutrienții în interiorul frunzelor, cum ar fi suculentele găsite în zonele aride. Ca soluție electrolitică a unei celule electrochimice, Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster și Adir au intenționat să exploreze pentru prima dată dacă fotosinteză în suculente ar putea produce energie pentru celulele solare vii.
Folosind suculenta Corpuscularia lehmannii, cunoscută adesea sub numele de „planta de gheață”, cercetătorii au produs o celulă solară vie. Ei au testat una dintre frunzele plantei introducând un anod de fier și un catod de platină și au descoperit că avea o tensiune de 0.28V. Ar putea produce curent pentru mai mult de o zi atunci când este atașat la un circuit și poate atinge densități de fotocurenți de până la 20 A/cm2.
Chiar dacă aceste cifre sunt mai mici decât cele ale unui obișnuit baterie alcalină, se aplică doar la o frunză. Conform investigațiilor anterioare privind dispozitivele organice analoge, numeroase frunze conectate în serie pot crește tensiunea. Echipa a creat în mod deliberat celula solară vie astfel încât protoni în soluția internă a frunzei se poate combina la catod pentru a face hidrogen gazos, care ar putea fi apoi colectat și utilizat în alte scopuri. Potrivit cercetătorilor, abordarea lor ar putea contribui la dezvoltarea de soluții multifuncționale și durabile de energie verde în viitor.
Referința jurnalului:
- Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster și Noam Adir. Celulă bio-fotoelectrochimică auto-închisă în plante suculente. Materiale și interfețe aplicate ACS. DOI: 10.1021/acsami.2c15123
