Els científics aprofiten un corrent elèctric procedent de les plantes

Totes Les Novetats

algae-jim-conrad.jpgEn una primera sessió electrificant, una nova investigació podria conduir a la producció d’electricitat que no allibera carboni a l’atmosfera. Els científics de Stanford s’han connectat a les cèl·lules d’algues i han aprofitat un petit corrent elèctric a la mateixa font de producció d’energia: la fotosíntesi. Aprofitar el mètode de la planta per convertir la llum solar en energia química pot ser un primer pas cap a la generació de bioelectricitat d’alta eficiència que no desprengui diòxid de carboni com a subproducte, segons els investigadors.

'Creiem que som els primers a extreure electrons de les cèl·lules de les plantes vives', va dir WonHyoung Ryu, l'autor principal del treball publicat al març per investigadors d'enginyeria mecànica.


L’equip d’investigació de Stanford va desenvolupar un nanoelectrode únic i ultra-agut fet d’or, dissenyat especialment per sondar a l’interior de les cèl·lules. El van empènyer suaument a través de les membranes cel·lulars d'algues, que després es van segellar al seu voltant. A partir de les cèl·lules de fotosintetització, l’elèctrode va recollir electrons que havien estat energitzats per la llum i els investigadors van generar un petit corrent elèctric.

Etapa d'investigació inicial

'Encara estem en les etapes científiques de la investigació', va dir Ryu. 'Tractàvem amb cèl·lules individuals per demostrar que podem collir els electrons'.

Les plantes utilitzen la fotosíntesi per convertir l'energia de la llum en energia química, que s'emmagatzema en els enllaços de sucres que utilitzen per alimentar-se. El procés té lloc en cloroplasts, les centrals cel·lulars que fabriquen sucres i donen a les fulles i les algues el seu color verd. En els cloroplasts, l'aigua es divideix en oxigen, protons i electrons. La llum solar penetra al cloroplast i fa caure els electrons a un alt nivell d’energia i una proteïna els agafa ràpidament. Els electrons es transmeten per una sèrie de proteïnes, que cada cop capturen més energia de l’electró per sintetitzar sucres fins que es gasta tota l’energia dels electrons.


En aquest experiment, els investigadors van interceptar els electrons just després que els haguessin excitat la llum i que estiguessin als seus nivells d’energia més alts. Van col·locar els elèctrodes d’or als cloroplasts de les cèl·lules d’algues i van sifonar els electrons per generar el petit corrent elèctric.

El resultat, segons els investigadors, és una producció d’electricitat que no allibera carboni a l’atmosfera. Els únics subproductes de la fotosíntesi són els protons i l’oxigen.


'Aquesta és potencialment una de les fonts d'energia més netes per a la generació d'energia', va dir Ryu. 'Però la pregunta és: és viable econòmicament?'

Minúscula quantitat d’electricitat

Ryu va dir que eren capaços de treure de cada cèl·lula només un picoamper, una quantitat d’electricitat tan petita que necessitarien un bilió de cèl·lules fotosintetitzant durant una hora per igualar la quantitat d’energia emmagatzemada en una bateria AA. A més, les cèl·lules moren al cap d’una hora. Ryu va dir que petites filtracions a la membrana al voltant de l’elèctrode podrien estar matant les cèl·lules o que poden morir perquè perden energia que normalment utilitzarien per als seus propis processos de vida. Un dels passos següents seria modificar el disseny de l'elèctrode per allargar la vida de la cèl·lula, va dir Ryu.

La recol·lecció d’electrons d’aquesta manera seria més eficaç que la crema de biocombustibles, ja que la majoria de plantes que es cremen per obtenir combustible en última instància només emmagatzemen entre el 3 i el 6% de l’energia solar disponible, va dir Ryu. El seu procés ignora la necessitat de combustió, que només aprofita una part de l’energia emmagatzemada d’una planta. La recol·lecció d'electrons en aquest estudi va ser aproximadament un 20 per cent eficient. Ryu va dir que teòricament podria arribar al 100% d’eficiència algun dia. (Actualment, les cèl·lules solars fotovoltaiques són d’entre un 20 i un 40 per cent d’eficiència).


Els següents passos possibles serien utilitzar una planta amb cloroplasts més grans per a una àrea de recollida més gran i un elèctrode més gran que podria capturar més electrons. Amb una planta de vida més llarga i una millor capacitat de recollida, podrien ampliar el procés, va dir Ryu. Ryu és ara professor de la Universitat Yonsei de Seül, Corea del Sud.