Recentemente, cientistas franceses construíram uma biocélula capaz de aproveitar um composto intermediário da fotossíntese das plantas para gerar eletricidade.
Agora, cientistas da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, foram além, e capturaram a eletricidade diretamente das plantas, sem a necessidade de uma biocélula.
Bioeletricidade
A fonte da energia usada pelos pesquisadores de Stanford também é a fotossíntese.
Mas, em vez de hackearem as folhas das plantas, eles literalmente plugaram um fio nas células de algas marinhas responsáveis pela fotossíntese e capturaram diretamente o fluxo de elétrons que elas produzem.
"Nós acreditamos sermos os primeiros a extrair elétrons de células de plantas vivas," diz o Dr. WonHyoung Ryu, coordenador da pesquisa, destacando que o experimento pode ser o primeiro passo rumo à geração de bioeletricidade de alta eficiência.
Roubando elétrons
Ryu e seus colegas desenvolveram um nanoeletrodo ultra fino, feito de ouro, inicialmente projetado para sondar células vivas individuais.
Eles inseriram cuidadosamente os eletrodos através das membranas das células de algas. As células "abraçaram" os eletrodos, selando a membrana ao seu redor, o que as permite manterem-se vivas por algum tempo.
Os eletrodos coletam os elétrons no interior das células fotossintetizadoras e os transmitem para o exterior, criando uma pequena corrente elétrica.
"Nós continuamos nos estágios científicos da pesquisa," alerta Ryu. "Nós estamos lidando com células individuais para provar que podemos colher os elétrons."
Cloroplastos
As plantas usam a fotossíntese para converter a energia da luz em energia química, que é armazenada nos açúcares que elas utilizam como alimento.
Esse processo acontece nos cloroplastos, verdadeiras usinas de força das células, onde são produzidos os açúcares e que são também os responsáveis pela cor verde das folhas e das algas.
Nos cloroplastos, a água é quebrada em oxigênio, prótons e elétrons. A luz do Sol penetra no interior do cloroplasto e excita os elétrons para um nível de energia mais alto, o que faz com que ele seja prontamente capturado por uma proteína.
Os elétrons passam por uma série de proteínas, que sucessivamente capturam mais e mais de sua energia para sintetizar os açúcares - até que toda a energia dos elétrons seja gasta.
Geração de energia sem liberação de carbono
Neste experimento, os cientistas interceptaram os elétrons assim que eles foram excitados pela luz, quando estavam em seu nível mais alto de energia.
O resultado, destacam eles, é uma produção de eletricidade que não libera carbono na atmosfera. O único subproduto da fotossíntese são os prótons e o oxigênio.
"Esta é potencialmente uma das fontes de energia mais limpas para a geração de eletricidade. Mas a questão é, será ela economicamente viável," pergunta-se Ryu.
Nanoenergia
Cada célula de alga produz 1 picoampere - uma quantidade de energia tão pequena que seria necessário plugar eletrodos em 1 trilhão de células fotossintetizadoras para gerar a energia disponível em uma pilha AA.
Ainda assim, a eficiência na conversão da energia luminosa em eletricidade atinge 20% - equivalente à das células solares fotovoltaicas. Mas os cientistas afirmam que, teoricamente, deve ser possível se aproximar dos 100% de eficiência.
O problema mais sério, contudo, é que as células morrem depois de uma hora. Os cientistas ainda não sabem se elas morrem por causa de vazamentos na membrana celular ao redor do eletrodo ou se é porque elas estão perdendo a energia que seria necessária aos seus processos vitais.
O próximo passo da pesquisa é aprimorar os eletrodos para que a célula possa viver mais tempo. Eletrodos maiores deverão conseguir capturar mais eletrodos. E cloroplastos maiores podem capturar mais energia por área.
Direct Extraction of Photosynthetic Electrons from Single Algal Cells by Nanoprobing System
Seoung-Jai Bai, Joong Sun Park, Zubin Huang, Jeffrey Moseley, Tibor Fabian, Rainer J. Fasching, Arthur R. Grossman, Fritz B. Prinz
Nano Letters
Vol.: 10 (4), pp 1137-1143
DOI: 10.1021/nl903141j
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