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Celle solari bio che sfruttano la fotosintesi

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I ricercatori tedeschi della Ruhr-Universität di Bochum (RUB) hanno messo a punto una nuova tipologia di celle solari a base biologica. Il concetto di partenza è quello di integrare le proteine responsabili della fotosintesi delle piante, con la tecnologia dei pannelli fotovoltaici.

Seguendo questo principio, i ricercatori dell’Università della Ruhr di Bochum (RUB) hanno sviluppato una cella solare su una base biologica che prende in prestito due proteine ​​foto sistema, responsabili della fotosintesi nelle piante. Le proteine, create artificialmente, sono state incorporate in molecole complesse di auto-sviluppo e, quindi, assicurate all’interno del dispositivo fotovoltaico.

Il team, guidato dal Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann del Dipartimento di Chimica Analitica e Centro per la Ricerca elettrochimica (CES) e dal Prof. Dr. Matthias Rogner del Dipartimento di Biochimica,  ha isolato le proteine fotosintetiche in questione da cianobatteri termofilici che vivono nelle aree calde del Giappone.

Sono stati scelti proprio questi organismi, perché i loro fotosistemi sono molto più stabili rispetto alle proteine ​​analoghe, presenti in specie diverse che non vivono in condizioni ambientali così estreme.

Il team di ricerca ha così sviluppato dei materiali elettro-conduttori complessi, chiamati idrogel redox. Per farlo, gli studiosi hanno incorporato i fotosistemi e li hanno collegati agli elettrodi presenti nelle celle fotovoltaiche. Hanno così creato delle celle solari organiche, capaci di creare energia elettrica anziché biomassa.

Le celle organiche sono formate da due camere: nella prima camera, la proteina foto sistema 2 estrae elettroni da molecole di acqua, generando ossigeno. Gli elettroni migrano attraverso l’idrogel redox all’elettrodo nella prima camera che è collegato all’elettrodo nella seconda camera. L’elettrodo nella seconda camera conduce gli elettroni attraverso un diverso idrogel redox sulla proteina foto sistema 1. Lì, gli elettroni vengono trasferiti all’ossigeno. Tuttavia, i foto sistemi svolgono questi processi solo se sono alimentati da energia luminosa. Quindi, se i pannelli sono esposti alla luce, vi è un flusso di energia elettrica continua in un sistema chiuso.

Al fine di convertire energia solare in energia elettrica, ci deve essere una differenza di potenziale tra i due elettrodi. I ricercatori dell’università di Bochum hanno stabilito la differenza per la distribuzione di idrogel redox con potenziali diversi. La differenza di potenziale determina la tensione della cella fotovoltaica bio e, di conseguenza, la sua efficienza. Attualmente, la cella solare a base biologica vanta una efficienza di diversi nanowatt per centimetro quadrato.

Secondo quanto affermato dal professor Rögner: “Il sistema può servire come modello per lo sviluppo di dispositivi solari semi-artificiali e naturali in cui è usata la fotosintesi per la produzione di luce-driven di vettori energetici secondari come l’idrogeno”.

Il progetto è stato finanziato dalla Fondazione tedesca per la ricerca (Deutsche Forschungsgemeinschaft) nell’ambito del Cluster di Eccellenza RESOLV (EXC 1069) e dalla UE nell’ambito del “CyanoFactory” programmi e “COST Action TD1102 Phototech”.

Fonte

(Foto: epSos.de)

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