Χρησιμοποιώντας κυανοβακτήρια, ερευνητές έχουν αναπτύξει για πρώτη φορά έναν τρόπο για να μετατρέψουν ηλιακό φως απευθείας σε ηλεκτρισμό με ένα τρόπο χωρίς εκπομπές CO2.
Η μελέτη δείχνει ότι οι ηλεκτρογενείς λειτουργίες των κυανοβακτηρίων είναι ένας σημαντικός δίαυλος της ηλιακής ενέργειας προς την βιόσφαιρα, λέει ο Ilia Baskakov, του Κέντρου Βιοϊατρικής Μηχανικής και Τεχνολογίας του Πανεπιστημίου στη Βαλτιμόρη (UMB). Ο Baskakov, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης, λέει ότι πως αυτές οι διαπιστώσεις θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε τρόπους παραγωγής ενέργειας, με ένα αυτοσυντηρούμενο τρόπο χρησιμοποιώντας μόνο ανανεώσιμους πόρους.
“Οι κλιματικές αλλαγές που σχετίζονται με την υπερθέρμανση του πλανήτη και η ζήτηση για ενέργεια αποτελούν δύο από τα πιο πιεστικά προβλήματα της κοινωνίας, αλλά και τα δύο μπορούν να επιλυθούν, μόνο με την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών," πιστεύει ο Baskakov.
Οι ερευνητές του UMB ανακάλυψαν ότι τα κυανοβακτήρια διαθέτουν μια ηλεκτογενική δραστηριότητα που εξαρτάται από το φυσικό φως. Τα βακτήρια μπορούν να δημιουργήσουν και να μεταφέρουν υψηλής ενέργειας ηλεκτρόνια – γεννώντας έτσι ηλεκτρική ενέργεια – προς το εξωτερικό περιβάλλον κάτω από φυσικό φωτισμό. Τα κυανοβακτήρια μετατρέπουν περίπου 25 δισεκατομμύρια τόνους άνθρακα – με τη μορφή του CO2 – ετησίως σε οξυγόνο και αντιστοιχούν στο 20-30 τοις εκατό του συνόλου της φωτοσυνθετικής παραγωγικότητας της Γης.
Υπάρχει μια ποικιλία από διάφορα είδη κυανοβακτηρίων σε όλο τον κόσμο, από τις εύκρατες λίμνες έως μερικά από τα πιο αφιλόξενα περιβάλλοντα που μπορεί να φανταστεί κανείς, όπως στην έρημο Σαχάρα ή τους παγετώνες της Ανταρκτικής. Αποικίες κυανοβακτηρίων μπορούν να σχηματίσουν νήματα, φύλλα ή ακόμη και κοίλες μπάλες. Σε παγκόσμια κλίμακα, το ποσό της ηλιακής ενέργειας που συλλέγεται από τα κυανοβακτήρια υπερβαίνει κατά 25 φορές την ενέργεια που καταναλώνει ο άνθρωπος.
Τα κυανοβακτήρια χρησιμοποιούν την ενέργεια του ηλιακού φωτός για να προωθήσουν την διαδικασία της φωτοσύνθεσης, μια διαδικασία όπου η ενέργεια του φωτός χρησιμοποιείται για να διασπαστεί τα μόρια του νερού σε οξυγόνο, πρωτόνια και ηλεκτρόνια. Ενώ τα περισσότερα από τα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας που προέρχονται από το νερό χρησιμοποιούνται από τα κύτταρα των κυανοβακτηρίων για τις δικές τους ανάγκες, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι ένα μέρος αυτών των ηλεκτρονίων ‘δωρίζονται’ στο εξωτερικό περιβάλλον. Για να μαζέψουμε τα ηλεκτρόνια αυτά από τα κυανοβακτηρίων, οι επιστήμονες ανέπτυξαν μια φωτοσυνθετική κυψέλη καυσίμου, ή PMFC όπως λέγεται, η οποία χρησιμεύει ως θάλαμος για την ανάπτυξη κυανοβακτηρίων και μια μηχανή συλλογής ηλεκτρονίων.
Μέσα από την διαφανή κυψέλη PMFC, τα κυανοβακτήρια αναπτύσσονται σε άμεση επαφή με μια αγώγιμη επιφάνεια, που ονομάζεται άνοδος. Όταν εκτεθούν στο φως τα κυανοβακτήρια βρέθηκαν να παράγουν ένα ηλεκτρικό ρεύμα, όπου τα ηλεκτρόνια κινούνται άμεσα από τα κυανοβακτήρια προς την άνοδο.
"Η μελέτη αυτή αναπτύσσει τις γνώσεις μας σχετικά με τους πιθανούς μηχανισμούς για την τιθάσευση της ηλιακής ενέργειας. Στο μέλλον, η πρόσφατη ανακάλυψη για την φυσιολογική δραστηριότητα των κυανοβακτηρίων θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή πράσινης ηλεκτρικής ενέργειας, με ένα πλήρως αυτοσυντηρούμενο και χωρίς εκπομπές CO2 τρόπο παραγωγής ενέργειας, χωρίς συμπληρωματικά οργανικά υλικά”, υποστηρίζει ο Baskakov.
Η μελέτη έχει δημοσιευθεί στο περιοδικό PLoS One.
Πηγή: ANI
Leave a Comment