Energian varastointi kasvien elektronisiin juuriin

Linköpingin yliopiston tohtori Eleni Stavrinidou osoitti vuonna 2015, että ruusujen vesisuonikudoksessa voidaan valmistaa piirejä. Myöhemmässä työssään vuonna 2017 hän osoitti, että konjugoitu oligomeeri, ETE-S, voisi polymeroitua kasvissa ja muodostaa johtimia, joita voidaan käyttää energian varastointiin.

”Olemme aiemmin työskennelleet kasvien pistokkaiden kanssa, jotka pystyivät ottamaan ja järjestämään johtavat polymeerejä tai oligomeerejä. Kasvin pistokkaat voivat kuitenkin säilyä vain muutaman päivän.

Tässä uudessa tutkimuksessa käytämme siemenestä kasvatettuja papukasveja ja osoitamme, että kasveista tulee sähköä johtavia, kun niitä kastellaan oligomeerejä sisältävällä liuoksella”, Eleni Stavrinidou kertoo.

Tutkijat ovat tässä työssä käyttäneet trimeeriä ETE-S, joka polymeroituu luonnollisella prosessilla kasveissa. Kasvin juurille muodostuu johtava polymeerikalvo, joka saa koko juurijärjestelmän toimimaan helposti käytettävissä olevana johtimien verkostona. Pavun juuret säilyivät sähköä johtavina vähintään neljä viikkoa, ja niiden johtavuus juurissa oli noin 10 S/cm.

Tutkijat selvittivät mahdollisuutta käyttää juuria energian varastoimiseen ja saivat aikaan juuripohjaisen superkondensaattorin, jossa juuret toimivat elektrodeina latauksen ja purkamisen aikana. "Johtaviin polymeereihin ja selluloosaan perustuvat superkondensaattorit ovat ympäristöystävällinen vaihtoehto energian varastointiin, joka on sekä halpa että skaalautuva", sanoo Eleni Stavrinidou.

Juuripohjainen superkondensaattori toimi hyvin ja pystyi varastoimaan 100 kertaa enemmän energiaa kuin aiemmat kasvien varsissa kokeillut superkondensaattorit. Sitä voidaan käyttää myös pitkiä aikoja, koska kokeissa olevat papukasvit jatkoivat elämäänsä ja kukoistustaan.

"Kasvi kehittää monimutkaisemman juuriston, mutta muuten se ei siihen vaikuta; se vain jatkaa kasvuaan ja tuottaa papuja", Eleni Stavrinidou vakuuttaa.

Materials Horizons -tieteellisessä lehdessä julkaistut tulokset ovat erittäin merkittäviä paitsi kestävän energian varastoinnin kehittämisen, myös uusien biohybridijärjestelmien, kuten toiminnallisten materiaalien ja komposiittien, kehittämisen kannalta. Sähköiset juuret ovat myös merkittävä panos saumattoman viestinnän kehittämiseen elektronisten ja biologisten järjestelmien välillä.

Aiheesta aiemmin:

Hehkuvien kasvien seuraava sukupolvi

Energiaa kasvikunnasta

Elektronisia kasveja