Biologista energiantuottoa

Argonnen National Laboratoryn tutkimuksissa on kerätty energiaa valosta käyttämällä biologian inspiroimia keinotekoisia soluja. Tällainen keinotekoisen biologian käsitys voisi antaa uuden tavan energian varastointiin.

Matkimalla biologisia koneistoja ei-biologisilla komponenteilla, tutkijat ovat löytäneet tapoja luoda keinotekoisia soluja, jotka suorittavat keskeisen biologisen tehtävän muuntaa valoa kemialliseksi energiaksi.

”Tavoitteenamme oli tehdä jäljennös luonnosta tavalla, jossa käytetään elottomia materiaaleja osoittamaan, kuinka solut suorittavat biologisia tehtäviään elävissä järjestelmissä,” kertoo nanotieteilijä Elena Rozhkova.

Rozhkovan mukaan tutkimuksen avain tuli protoneja tuottavien keinosolujen ryhmän kytkemisestä toiseen, erilliseen keinosolujen ryhmään. Nämä solut sisältävät molekyylimoottorikoneistoja jotka käyttävät protonigradienttia generoidakseen ATP-molekyylin, joka tunnetaan biologisen järjestelmän energian perusyksikkönä.” Mittasimme ATP biologisesti merkittäviä pitoisuuksia altistettaessa näkyvälle valolle,” Rozhkova toteaa.

"Koko idea on, että sinulla on kaksi järjestelmää, jotka ovat yhteydessä toisiinsa. Yksi reagoi valoon ja pumppaa protoneja, kun taas toinen käyttää tätä protonigradienttia tuottamaan ATP:tä, muuntamaan valoa energiaksi, joka on tallennettu kemialliseen sidokseen,” lisäsi Zhaowei Chen, tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja.

Yksi epäorgaanisen tuen lisäetu järjestelmälle on, että metalliset nanohiukkaset toimivat plasmonisesti kuin linssit tarkentaen ja vahvistaen tulevaa valoa valonkeräysproteiinin lähellä, mikä johtaa tehostettuun biologiseen toimintaan.

L'Université Grenoble Alpesin ja UC San Diegon (USA) tutkijat ovat puolestaan kehittäneet iholle aseteltavan polttokennon joka pystyy tuottamaan sähköenergiaa hiessä olevista yhdisteistä.

Yhdessä kehitetty joustava ja johtava materiaali koostuu hiilinanoputkista, silloitetuista polymeereistä ja entsyymeistä, jotka yhdistetään joustavilla liitännöillä, jotka tulostetaan suoraan materiaalille seulapainolla.

Ihon muodonmuutoksia seuraava biopolttokenno tuottaa sähköenergiaa pelkistämällä happea ja hapettamalla hiessä olevaa laktaattia.

Kyseessä on suhteellisen yksinkertainen ja halpa tapa tuottaa pienenergiaa ja ensisijaiset kustannukset ovat entsyymien tuottaminen, jotka muuttavat hiessä olevat yhdisteet. Tutkijat pyrkivät nyt vahvistamaan biopolttokennon tarjoamaa jännitettä suurempien kannettavien laitteiden virran tuottamiseksi.

Aiheesta aiemmin:

Biologian avulla sähkö varastoon ja hiili kiertoon

Biologisia nanojohteita