En un electrizante primero, Los científicos de Stanford se han conectado a células de algas y han aprovechado una pequeña corriente eléctrica. Lo encontraron en la misma fuente de producción de energía:la fotosíntesis, El método de una planta para convertir la luz solar en energía química. Puede ser un primer paso hacia la generación de bioelectricidad de "alta eficiencia" que no emite dióxido de carbono como subproducto. dicen los investigadores.

"Creemos que somos los primeros en extraer electrones de las células vegetales vivas, "dijo WonHyoung Ryu, el autor principal del artículo publicado en la edición de marzo de Nano letras . Ryu realizó los experimentos mientras era investigador asociado del profesor de ingeniería mecánica Fritz Prinz.

El equipo de investigación de Stanford desarrolló una nanoelectrodo ultra afilado de oro, especialmente diseñado para sondear el interior de las células. Lo empujaron suavemente a través de las membranas celulares de las algas, que selló a su alrededor, y la celda se mantuvo viva. De las células fotosintetizadoras, el electrodo recogió electrones que habían sido energizados por la luz y los investigadores generaron una pequeña corriente eléctrica.

"Todavía estamos en las etapas científicas de la investigación, ", dijo Ryu." Estábamos tratando con células individuales para demostrar que podemos cosechar los electrones ".

Las plantas utilizan la fotosíntesis para convertir la energía luminosa en energía química, que se almacena en los enlaces de azúcares que utilizan para la alimentación. El proceso tiene lugar en cloroplastos, las centrales eléctricas celulares que producen azúcares y dan a las hojas y algas su color verde. En los cloroplastos, el agua se divide en oxígeno, protones y electrones. La luz solar penetra en el cloroplasto y golpea los electrones a un alto nivel de energía, y una proteína los atrapa rápidamente. Los electrones pasan por una serie de proteínas, que capturan sucesivamente más y más energía de los electrones para sintetizar azúcares hasta que se gasta toda la energía del electrón.

En este experimento, los investigadores interceptaron los electrones justo después de haber sido excitados por la luz y estaban en sus niveles de energía más altos. Colocaron los electrodos de oro en los cloroplastos de las células de las algas, y extrajo los electrones para generar la pequeña corriente eléctrica.

El resultado, los investigadores dicen, es la producción de electricidad que no libera carbono a la atmósfera. Los únicos subproductos de la fotosíntesis son los protones y el oxígeno.

"Esta es potencialmente una de las fuentes de energía más limpias para la generación de energía, "Dijo Ryu." Pero la pregunta es, ¿Es económicamente factible? "

Ryu dijo que pudieron extraer de cada celda solo un picoamperio, una cantidad de electricidad tan pequeña que necesitarían un billón de células para realizar la fotosíntesis durante una hora solo para igualar la cantidad de energía almacenada en una batería AA. Además, las células mueren después de una hora. Ryu dijo que pequeñas fugas en la membrana alrededor del electrodo podrían estar matando las células, o pueden estar muriendo porque están perdiendo la energía que normalmente usarían para sus propios procesos de vida. Uno de los siguientes pasos sería modificar el diseño del electrodo para extender la vida útil de la celda, Dijo Ryu.

La recolección de electrones de esta manera sería más eficiente que la quema de biocombustibles, ya que la mayoría de las plantas que se queman para obtener combustible almacenan en última instancia solo entre el 3 y el 6 por ciento de la energía solar disponible, Dijo Ryu. Su proceso pasa por alto la necesidad de combustión, que solo aprovecha una parte de la energía almacenada de una planta. La recolección de electrones en este estudio fue de aproximadamente un 20 por ciento de eficiencia. Ryu dijo que teóricamente podría alcanzar el 100 por ciento de eficiencia algún día. (Las células solares fotovoltaicas tienen actualmente una eficiencia de entre un 20 y un 40 por ciento).

Los siguientes pasos posibles serían usar una planta con cloroplastos más grandes para un área de recolección más grande, y un electrodo más grande que podría capturar más electrones. Con una planta de vida más larga y una mejor capacidad de recolección, podrían ampliar el proceso, Dijo Ryu. Ryu ahora es profesor en la Universidad de Yonsei en Seúl, Corea del Sur.