Znanstvenici tapkaju električnu struju koja potječe iz biljaka

Sve Vijesti

alge-jim-conrad.jpgKao prvo elektrificiranje, nova bi istraživanja mogla dovesti do proizvodnje električne energije koja ne ispušta ugljik u atmosferu. Znanstvenici sa Stanforda priključili su se u stanice algi i iskoristili sićušnu električnu struju na samom izvoru proizvodnje energije - fotosintezi. Prisluškivanje biljne metode pretvaranja sunčeve svjetlosti u kemijsku energiju može biti prvi korak ka stvaranju bioenergetske učinkovitosti visoke učinkovitosti koja ne odaje ugljični dioksid kao nusprodukt, kažu istraživači.

'Vjerujemo da smo prvi koji izvlače elektrone iz živih biljnih stanica', rekao je WonHyoung Ryu, vodeći autor rada koji su u ožujku objavili istraživači strojarstva.


Istraživački tim Stanforda razvio je jedinstvenu, ultra oštru nanoelektrodu izrađenu od zlata, posebno dizajniranu za sondiranje unutar stanica. Lagano su je progurali kroz membrane staničnih algi, koje su se zatim zapečatile oko nje. Iz fotosintetizirajućih stanica elektroda je sakupila elektrone koje je napajalo svjetlo i istraživači su generirali sićušnu električnu struju.

Rani stadij istraživanja

'Još smo uvijek u znanstvenoj fazi istraživanja', rekao je Ryu. 'Imali smo posla s pojedinačnim stanicama kako bismo dokazali da možemo sakupljati elektrone.'

Biljke fotosintezom pretvaraju svjetlosnu energiju u kemijsku, koja je pohranjena u vezama šećera koje koriste za hranu. Proces se odvija u kloroplastima, staničnim pogonima koji stvaraju šećere i daju lišću i algama zelenu boju. U kloroplastima se voda dijeli na kisik, protone i elektrone. Sunčeva svjetlost prodire u kloroplast i potiskuje elektrone na visoku razinu energije, a protein ih odmah zgrabi. Elektroni se prenose nizom proteina, koji uzastopno hvataju sve više i više energije elektrona za sintezu šećera dok se ne potroši sva energija elektrona.


U ovom eksperimentu istraživači su presreli elektrone neposredno nakon što su bili uzbuđeni svjetlošću i bili su na najvišim razinama energije. Stavili su zlatne elektrode u kloroplaste stanica algi i sifonirali elektrone kako bi generirali sićušnu električnu struju.

Rezultat je, kažu istraživači, proizvodnja električne energije koja ne ispušta ugljik u atmosferu. Jedini nusprodukti fotosinteze su protoni i kisik.


'Ovo je potencijalno jedan od najčišćih izvora energije za proizvodnju energije', rekao je Ryu. 'Ali pitanje je je li to ekonomski izvedivo?'

Minuskularna količina električne energije

Ryu je rekao da su iz svake stanice mogli izvući samo jedan pikoamper, količinu električne energije toliko malene da će im trebati bilijun stanica fotosinteze tijekom jednog sata samo da bi se izjednačila količina energije pohranjene u AA bateriji. Osim toga, stanice umiru nakon sat vremena. Ryu je rekao da bi sitno curenje u membrani oko elektrode moglo ubijati stanice ili možda umire jer gubi energiju koju bi inače koristio za vlastite životne procese. Jedan od sljedećih koraka bio bi prilagodba dizajna elektrode kako bi se produžio život stanice, rekao je Ryu.

Ubiranje elektrona na ovaj način bilo bi učinkovitije od sagorijevanja biogoriva, jer većina postrojenja koja se sagorijevaju za gorivo u konačnici pohranjuju samo oko 3 do 6 posto dostupne sunčeve energije, rekao je Ryu. Njegov postupak zaobilazi potrebu za izgaranjem, koje iskorištava samo dio biljke uskladištene energije. Skupljanje elektrona u ovom istraživanju bilo je oko 20 posto učinkovito. Ryu je rekao da bi teoretski mogao jednog dana postići stopostotnu učinkovitost. (Fotonaponske solarne ćelije trenutno su oko 20 do 40 posto učinkovite.)


Sljedeći mogući koraci bili bi korištenje biljke s većim kloroplastima za veće sabirno područje i veće elektrode koja bi mogla zarobiti više elektrona. S biljkom koja dugo traje i boljom sposobnošću sakupljanja, mogli bi povećati proces, rekao je Ryu. Ryu je sada profesor na Sveučilištu Yonsei u Seulu u Južnoj Koreji.