Categories: Articles destacats » Fets interessants
Nombre de visualitzacions: 51172
Comentaris sobre l'article: 2
Energia elèctrica de les plantes: centrals verdes
La transformació directa de l'energia lumínica en energia elèctrica es basa en el funcionament de generadors que continguin clorofil·la. La clorofil·la pot donar i connectar electrons quan s’exposa a la llum.
El 1972, M. Calvin va plantejar la idea de crear una cèl·lula solar, en la qual la clorofil·la servís com a font de corrent elèctric, capaç d’eliminar electrons de determinades substàncies específiques i transferir-les a altres quan s’il·lumini.
Calvino utilitzava l’òxid de zinc com a conductor en contacte amb la clorofil·la. En il·luminar aquest sistema, hi apareixia un corrent elèctric amb una densitat de 0,1 microamperis per centímetre quadrat.
Aquesta fotocèl·lula no va funcionar durant molt de temps, ja que la clorofil·la va perdre ràpidament la seva capacitat de donar electrons. Per ampliar la durada de la fotocèl·lula, es va utilitzar una font d’electrons addicional, la hidroquinona. Al nou sistema, el pigment verd va regalar no només els seus electrons, sinó també els electrons d’hidroquinona.
Els càlculs mostren que una fotocèl·lula de deu metres quadrats pot tenir una potència aproximada de quilowatts.
El professor japonès Fujio Takahashi va utilitzar la clorofil·la extreta de les fulles d'espinacs per generar electricitat. El receptor del transistor al qual estava connectat el panell solar va funcionar correctament.
A més, s'estan duent a terme estudis al Japó per convertir l'energia solar en energia elèctrica mitjançant cianobacteris cultivats en un medi nutritiu. S’aplica una fina capa d’ells sobre un elèctrode transparent d’òxid de zinc i, juntament amb l’elèctrode contrària, immers en una solució tampó. Si ara s’il·lumina el bacteri, apareixerà un circuit elèctric al circuit.
El 1973, els nord-americans W. Stockenius i D. Osterhelt van descriure una proteïna inusual de les membranes dels bacteris morats que viuen als llacs salats dels deserts de Califòrnia. Es deia bacteriorhodopsina.
És interessant assenyalar que la bacteriorodopsina apareix a les membranes dels halobacteris amb falta d’oxigen. La deficiència d’oxigen en cossos d’aigua es produeix en el desenvolupament intensiu d’halobacteris.
Mitjançant bacteriorhodopsina, els bacteris absorbeixen l’energia del sol, compensant així el dèficit d’energia derivat del cessament de la respiració.
La bacteriodopsina es pot aïllar de l’halobacteria posant aquestes criatures amants de la sal que se senten excel·lents en una solució saturada de clorur de sodi a l’aigua. De seguida es desborden d’aigua i esclaten, mentre que el seu contingut es barreja amb l’entorn. I només les membranes que contenen bacteriorhodopsina no es destrueixen a causa del fort "embalatge" de molècules de pigment que formen cristalls de proteïna (sense conèixer l'estructura, els científics les van anomenar plaques morades).
En elles, les molècules de bacteriorhodopsina es combinen en tríades, i les tríades en hexàgons regulars. Com que les plaques són significativament més grans que la resta de components halobacterianos, es poden aïllar fàcilment per centrifugació. Després de rentar la centrífuga, s’obté una massa pastosa de color violeta. El 75 per cent d’ella consisteix en bacteriiorodopsina i el 25 per cent de fosfolípids omplint els buits entre les molècules proteïnes.
Els fosfolípids són molècules de greix en combinació amb residus d’àcid fosfòric. No hi ha altres substàncies a la centrífuga, cosa que crea condicions favorables per experimentar amb bacteriorhodopsina.
A més, aquest complex complex és molt resistent als factors ambientals. No perd activitat quan s’escalfa a 100 ºC i es pot conservar a la nevera durant anys. La bacteriodopsina és resistent als àcids i a diversos agents oxidants.
El motiu de la seva alta estabilitat es deu al fet que aquestes halobactèries viuen en condicions extremadament dures, en solucions salades saturades, que, en essència, són les aigües d'alguns llacs de la zona dels deserts cremats per la calor tropical.
En un entorn tan salat i també sobreescalfat, no poden existir organismes que tinguin membranes ordinàries. Aquest fet té un gran interès en relació amb la possibilitat d’utilitzar la bacteriorhodopsina com a transformador d’energia lumínica en energia elèctrica.
Si la bacteriorhodopsina precipita sota la influència dels ions calci s'il·lumina, llavors mitjançant un voltímetre és possible detectar la presència d'un potencial elèctric a les membranes. Si apagueu la llum, desapareix. Així, els científics han demostrat que la bacteriorhodopsina pot funcionar com a generador de corrent elèctric.
Al laboratori del famós científic, especialista en el camp de la bioenergia V. P. Skulachev, es va estudiar detingudament el procés d’incorporació de la bacteriorhodopsina a una membrana plana i les condicions per al seu funcionament com a generador de corrent elèctric depenent de la llum.
Més tard, al mateix laboratori, es van crear elements elèctrics en els quals s’utilitzaven generadors de proteïnes de corrent elèctric. Aquests elements tenien filtres de membrana impregnats de fosfolípids amb bacteriorodopsina i clorofil·la. Els científics creuen que filtres similars amb generadors de proteïnes, connectats en sèries, poden servir de bateria elèctrica.
La investigació sobre l'ús de generadors de proteïnes al laboratori de V. P. Skulachev va cridar l'atenció dels científics. A la Universitat de Califòrnia van crear la mateixa bateria, que, quan s’utilitzava durant una hora i mitja, feien que la bombeta s’encengués.
Els resultats experimentals donen l’esperança que les cèl·lules fotogràfiques basades en bacteriorhodopsina i clorofil·la s’utilitzin com a generadors d’energia elèctrica. Els experiments realitzats són la primera etapa de la creació de nous tipus de cèl·lules fotovoltaiques i de combustible capaces de transformar l’energia lumínica amb gran eficàcia.
Vegeu també Altres fonts d’energia alternatives
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: