A legtisztább energiaforrás bizonyította a villamos energia kivonásának lehetőségét a növényekről - a bolygó szeméről
A kaliforniai Stanford Egyetem és a szeulii (Dél-Korea) Yensei Egyetem tudósai elektromos áramot kaptak az algák sejtjeitől. A sejtek fotoszintézis során termelnek villamos energiát - egy olyan folyamat, amely révén a növények a napfényt kémiai energiává alakítják át. A tudósok azt mondták, hogy ez az első lépés a környezetbarát bioelektromos áramlási folyamat felé, amely nem szennyezi a környezetet szén-dioxiddal, állítja a GlobalScience.ru.
A kutatók egyedülálló, rendkívül éles nanoelektródákat fejlesztettek ki aranyból, és kifejezetten a sejtbe való beillesztésre tervezték. Szorosan beillesztik a membránon keresztül, amely védi a sejtet, míg a sejt életben marad. Az elektród összegyűjti az elektront, amelyet a fotoszintetikus cellában fény jelenik meg, és kis elektromos áramot generál.
"A projektünk még mindig a tudományos fejlődés színpadán van" - mondta Ryu. "Egyetlen cellával dolgoztunk, hogy bizonyítsuk az alapvető lehetőségeket az elektronok beszerzésére."
A növények fotoszintézist használnak a fény energiájának a cukor formájában tárolt kémiai energia megszerzésére, amelyet élelmiszerként használnak. Ez a folyamat a kloroplasztokban, cellás erőműveknél történik, amelyek cukrot termelnek, és a leveleket és az algákat zöld színűvé teszik. A kloroplasztokban a víz oxigénre, protonokra és elektronokra oszlik. A napfény áthatol a kronoplasztokban, és az elektronokat magasabb energiaszintre helyezi át, majd a fehérjét elfogja. Az elektronok olyan fehérjék mellett mozognak, amelyek egyre több elektron energiát rögzítenek a cukrok szintéziséhez, mindaddig, amíg az elektronok összes energiáját el nem költik.
Ebben a kísérletben a tudósok elfogták az elektronokat egy időben, amikor a legmagasabb energiaszintben voltak. Az aranyelektródákat az algasejtek kronoplasztjába helyezték, és onnan kisimították az elektronokat, és kis áramot generáltak.
Ennek eredményeképpen a tudósok a környezetvédelmi szempontból biztonságos módon nyerték a villamos energiát, anélkül, hogy szén-dioxidot bocsátanak ki a légkörbe. A fotoszintézis csak melléktermékei voltak a protonok és az oxigén.
"Ez az energiatermelési módszer válhat a legtisztább energiaforrássá," mondta Ryu. "De a fő kérdés az, hogy gazdaságilag életképes lesz-e?"
Ryu azt mondta, hogy egy sejtből eddig egyetlen picoampere-t sikerült elérniük. Ez annyira szűkös, hogy ahhoz, hogy ugyanabban az energiafogyasztásban részesüljön, mint az ujj akkumulátora, egy óra alatt egy billió fotoszintetikus sejtre energiát gyűjtene. Ezenkívül a sejtek egy órán belül meghalnak. Ryu szerint meghalhatnak, mert a membránból kicsi szivárgás következik be azon a helyen, ahol az elektród belép a sejtbe, vagy az energia elvesztése miatt, amely a normális életfolyamatokhoz szükséges. Azt mondta, hogy a következő lépés az elektróda eszköz felújítása lenne azzal a céllal, hogy meghosszabbítsa a sejtéletet.
Az élő sejtekből származó elektronok kivonásának módja hatékonyabb, mint a bioüzemanyag elégetése, hiszen a bioüzemanyag a rendelkezésre álló napenergiából csak 3-6% -ot tartalmaz. Az általa kifejlesztett folyamatnak nem kell fenntartania az égést, amely a tárolt energia egy részét elfogyasztja. Az elektronok extrakciós hatékonysága ebben a vizsgálatban elérte a 20% -ot. Ryu szerint a hatékonyság elméletileg elérheti a 100% -ot. (A fotovoltaikus napelemek 20-40% hatékonysággal működnek).
A jövőben a kutatók nagyobb kronoplasztokkal rendelkező növényi sejteket terveznek, ami növeli az elektrongyűjtés területét. Ez megnöveli az elektródot, és több áramot kap. Az erőteljesebb sejtekkel és az elektróda megnövekedett gyűjtési képességével lehetőség nyílik arra, hogy a folyamat ambiciózusabb legyen.