Sebbene le piante possano servire come fonte di cibo, ossigeno e arredamento, spesso non sono considerate una buona fonte per produrre energia.
Ma raccogliendo gli elettroni trasportati naturalmente all’interno delle cellule vegetali, gli scienziati possono generare elettricità come parte di una cella solare biologica “verde”.
Ora, i ricercatori che riportano in ACS Applied Materials & Interfaces hanno, per la prima volta, utilizzato una pianta succulenta per creare una “cellula bio-solare” vivente che funziona con la fotosintesi.
Fotosintesi e processi biochimici
In tutte le cellule viventi, dai batteri e funghi alle piante e agli animali, gli elettroni vengono spostati come parte di processi biochimici naturali. Ma se sono presenti gli elettrodi, le celle possono effettivamente generare elettricità che può essere utilizzata esternamente.
Precedenti ricercatori hanno creato celle a combustibile in questo modo con i batteri, ma i microbi dovevano essere costantemente nutriti. Invece, gli scienziati, incluso il team di Noam Adir, si sono rivolti alla fotosintesi per generare corrente.
Durante questo processo, la luce guida un flusso di elettroni dall’acqua che alla fine si traduce nella generazione di ossigeno e zucchero. Ciò significa che le cellule fotosintetiche viventi producono costantemente un flusso di elettroni che possono essere allontanati come “fotocorrente” e utilizzati per alimentare un circuito esterno, proprio come una cella solare.
Alcune piante, come le piante grasse che si trovano in ambienti aridi, hanno spesse cuticole per trattenere acqua e sostanze nutritive all’interno delle loro foglie. Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster e Adir volevano testare, per la prima volta, se la fotosintesi nelle piante grasse potesse creare energia per celle solari viventi usando la loro acqua interna e le sostanze nutritive come soluzione elettrolitica di una cella elettrochimica.
Produrre energia con le piante
I ricercatori hanno creato una cella solare vivente utilizzando la succulenta Corpuscularia lehmannii , chiamata anche “pianta del ghiaccio”. Hanno inserito un anodo di ferro e un catodo di platino in una delle foglie della pianta e hanno scoperto che la sua tensione era di 0,28V.
Quando è collegato a un circuito, produce fino a 20 µA/ cm2di densità di fotocorrente, se esposto alla luce e potrebbe continuare a produrre corrente per oltre un giorno. Sebbene questi numeri siano inferiori a quelli di una batteria alcalina tradizionale, sono rappresentativi di una singola foglia.
Precedenti studi su dispositivi organici simili suggeriscono che il collegamento di più foglie in serie potrebbe aumentare la tensione. Il team ha progettato specificamente la cella solare vivente in modo che i protoni all’interno della soluzione fogliare interna potessero essere combinati per formare idrogeno gassoso al catodo, e questo idrogeno potesse essere raccolto e utilizzato in altre applicazioni.
I ricercatori affermano che il loro metodo potrebbe consentire lo sviluppo di future tecnologie energetiche verdi sostenibili e multifunzionali.
