Środowisko

Elektryczność prosto z wnętrza alg

Autor: Agata Kukwa

Algi można jeść, stosować w kosmetykach, przerabiać na paszę dla zwierząt, oczyszczać nimi wodę, nawozić glebę czy wykorzystywać w przemyśle farmaceutycznym. Można również produkować z nich biopaliwa, na które zapotrzebowanie stale rośnie.

Ze względu na szybki wzrost i małe wymagania algi idealnie nadają się do produkcji biomasy, która następnie wykorzystywana jest do wytwarzania biopaliw.

Zespół naukowców z Uniwersytetu w Stanford postanowił pójść o krok dalej pracując nad najbardziej ekologicznym źródłem energii. Wykorzystując proces fotosyntezy oraz elementy nanotechnologii udało im się pozyskać elektryczność bezpośrednio z komórek glonów Chlamydomonas reinhardtii.

Fotosynteza zachodzi kiedy światło dociera do komórki rozpoczynając w chloroplastach reakcje chemiczne z udziałem dwutlenku węgla i wody. W wyniku rozbijania cząsteczek wody (H2O) powstają dwuatomowe cząsteczki tlenu (O2), protony H+ oraz elektrony. Te ostatnie, a właściwie ich energia umożliwiają redukcję CO2 i wbudowywanie go w struktury cukrów prostych i polisacharydów. Naukowcy chcieli przechwycić elektrony zanim zostaną uwikłane w przekształcanie CO2. W tym celu  do wnętrza komórki wprowadzono złotą nanoelektrodę. Aby pobudzić pracę alg implikowano im małą dawkę napięcia elektrycznego, wywoływano tak zwane przepięcie (over voltage). Wtedy w obecności światła zaczynał się transfer elektronów, które następnie były przyciągane do elektrody i przesyłane do zewnętrznego obwodu.

Jedynie żywe komórki mogą prowadzić fotosyntezę, zatem elektroda musiała być na tyle mała by nie uszkodzić struktur wewnatrzkomórkowych. Całą oprację przeprowadzono przy zastosowaniu mikroskopu sił atomowych (AFM) oraz skanującego laserowego mikroskopu konfokalnego (LSCM). Umożliwiło to precyzyjne wprowadzenie i umiejscowienie w chloroplaście elektrody o grubości zaledwie 100nm (0.00001cm).

Sami autorzy przyznają, że energia, którą udało się „wykraść” komórkom jest tak mała, że naładowanie jednej baterii AA wymagałoby podłączenia bilionów komórek. W tej chwili wykorzystanie elektryczności skradzionej algom nie jest możliwe w żadnym komercyjnym urządzeniu. Jednak jest to dopiero pierwszy raz, kiedy udało się pozyskać elektryczność z organizmów fotosyntetyzujących z pominięciem etapu produkcji paliwa.

Więcej informacji:
Ryu, W., Bai, S. J., Park, J. S., Huang, Z., Moseley, J., Fabian, T., Fasching, R. J., Grossman, A. R., Prinz, F. B. (2010). Direct Extraction of Photosynthetic Electrons from single Algal Cells by Nanoprobing System, Nano Letters, 10, 1137–1143
Print Friendly

O autorze

Agata Kukwa

Absolwentka Wydziału Chemicznego Politechniki Gdańskiej. Magister technologii ochrony środowiska, inżynier ochrony i zarządzania środowiskiem. Obecnie doktorantka w Katedrze Informatyki Ekonomicznej na Wydziale Zarządzania Uniwersytetu Gdańskiego. Interesuje się nowymi technologiami oraz stymulowaniem działalności innowacyjnej w Polsce.