Вченим зі Стенфордського університету в Каліфорнії і університету Енсей в Сеулі (Південна Корея), вдалося отримати електричний струм з клітин водоростей. Клітини виробляють електрику під час фотосинтезу - процесу, за допомогою якого рослини перетворюють сонячне світло в хімічну енергію. Вчені заявили, що це можна вважати першим кроком до екологічно чистого процесу створення біоелектрічества, який не буде забруднювати навколишнє середовище вуглекислим газом, повідомляє GlobalScience.ru.
Дослідники розробили унікальні ультра-гострі наноелектроди, виготовлені з золота і спроектовані спеціально для введення всередину клітини. Вони акуратно вводяться через мембрану, яка захищає клітину, при цьому клітина залишається жива. Електрод збирає електрони, які були згенеровані в фотосинтезуючої клітці світлом, генеруючи невеликий електрострум.
"Наш проект все ще знаходиться на етапі наукової розробки, - розповів Рю. - Ми працювали з одиничними клітинами, щоб довести принципову можливість отримувати електрони цим способом".
Рослини використовують фотосинтез для пріобрезованія енергії світла в хімічну енергію, що зберігається у вигляді цукрів, які вони використовують як їжу. Цей процес відбувається в хлоропластах, клітинних електростанціях, які виробляють цукру і надають листю і водоростям зелений колір. У хлоропластах вода розділяється на кисень, протони й електрони. Сонячне світло проникає в хронопласти і переводить електрони на більш високий енергетичний рівень, після чого їх захоплює протеїн. Електрони рухаються по протеїнів, які захоплюють все більше і більше енергії електронів для синтезу цукрів, поки не буде витрачена вся енергія електронів.
В цьому експерименті, учені перехоплювали електрони в той момент, коли вони перебували на найвищому енергетичному рівні. Вони поміщали золоті електроди в хронопласти клітин водоростей і відкачували звідти електрони, генеруючи невеликий електричний струм.
В результаті, вченим вдалося добути електрику екологічно безпечним способом, не виділяючи в атмосферу вуглекислого газу. Єдиними побічними продуктами фотосинтезу були протони і кисень.
"Цей метод генерації енергії може стати найчистішим джерелом енергії, - заявив Рю. - Але головне питання - чи буде це економічно вигідно?".
Рю розповів, що з однієї клітини їм поки вдалося добути лише один пікоампер. Це настільки мізерна величина, що для того щоб отримати стільки ж енергії, скільки зберігається в пальчикової батарейки, знадобилося б збирати енергію протягом години з трильйона фотосинтезирующих клітин. До того ж, клітини гинуть через годину. За словами Рю, вони можуть вмирати через крихітних витоків з мембрани в місці входу електрода в клітку або через втрату енергії, яка необхідна їм для нормального протікання процесів життєдіяльності. Він заявив, що наступним кроком буде модернізація пристрою електрода, з метою продовження життя клітини.
Метод добування електронів з живих клітин ефективніше спалювання біопалива, так як біопаливо містить всього 3-6% доступною сонячної енергії, розповів учений. Розроблений ним процес не має потребу в підтримці горіння, на яке витрачається частина збереженої енергії. ККД добування електронів в цьому дослідженні досягало 20%. За словами Рю, ККД може теоретично досягти і 100%. (Фотогальванічні сонячні панелі працюють з ККД 20-40%).
У майбутньому дослідники планують використовувати клітини рослин з більшими хронопластамі, що збільшить площу збору електронів. Це дозволить збільшити електрод і отримувати більше електроенергії. З більш живучими клітинами і збільшеною збирає здатністю електрода, можна буде зробити процес більш масштабним.