מדענים בצרפת הצליחו להמיר את האנרגיה הכימית המיוצרת ע”י פוטוסינתזה לאנרגיה חשמלית באמצעות פיתוחו של תא-דלק ביולוגי חדשני המבוסס על צמח הקקטוס
ממצאי המחקר פורסמו בכתב-העת המדעי Analytical Chemistry.
פוטוסינתזה הינה התהליך שבו צמחים ממירים את אנרגית השמש לאנרגיה כימית. בנוכחות אור-נראה פחמן דו-חמצני ומים מומרים לגלוקוזה (סוכר) וחמצן במהלך סדרה מורכבת של תגובות כימיות. חוקרים ממכון המחקר הצרפתי Centre de Recherche Paul Pascal (CNRS) פיתחו תא דלק ביולוגי הפועל באמצעות התוצרים של הפוטוסינתזה (גלוקוזה וחמצן) ומורכב משתי אלקטרודות מבוססי-אנזימים.
בשלב הבא, התא מוחדר לתוך צמח חי, במקרה הזה קקטוס. ברגע שהאלקטרודות, הרגישות מאוד לנוכחות חמצן וגלוקוזה, מוחדרות לעלי הקקטוס החוקרים הצליחו לעקוב בזמן אמת אחר תהליך הפוטוסינתזה. הם הצליחו להבחין בעלייה בזרם החשמלי כאשר הופעלה מנורת שולחן רגילה, וירידה בזרם כאשר היא כובתה. במהלך ניסויים אלו, החוקרים הצליחו גם לערוך את התצפיות הראשונות אי-פעם של רמות הגלוקוזה במהלך הפוטוסינתזה בזמן אמת. שיטה זו תוכל להציע אמצעי חדש להבנה טובה יותר של מנגנון הפוטוסינתזה.
יתרה מכך, החוקרים הדגימו כי תא דלק ביולוגי שהוחדר לקקטוס מסוגל לייצר אנרגיה של 9 ווטים לכל סמ”ר. מאחר וניצולת זו הייתה יחסית לעוצמת ההארה על הקקטוס, הקרנה חזקה יותר האיצה את ההיווצרות של הגלוקוזה והחמצן (תוצרי הפוטוסינתזה) כך שהיה יותר דלק זמין להפעלת התא. בעתיד תוכל מערכת זו, בסופו של הפיתוח, להוות את הבסיס לשיטה חדשה להמרת אנרגיית השמש באופן חסכוני, מתחדש וידידותי לסביבה, לאנרגיה חשמלית.
בצד ממצאים אלו, המטרה הראשונית של מחקר זה הייתה לפתח תא דלק ביולוגי עבור יישומים רפואיים. המערכת תוכל לתפקד באופן עצמאי מתחת לעור (בגוף האדם) ולנצל את האנרגיה הכימית הטמונה בתגובה שבין חמצן לגלוקוזה, תגובה המתרחשת באופן טבעי בנוזלים הפיסיולוגיים שבגוף. אנרגיה זו תוכל לשמש, בתורה, להפעלת התקנים רפואיים מושתלים, כגון חיישנים לניטור רמות הגלוקוזה בחולי סכרת.
17 תגובות
עמי או מי שיודע ,
למה אי אפשר לעבוד ישירות עם שרשרת מעבר האלקטרוניים ,במקום עם התוצרים שלה ?
למיכאל רוטשילד (6).
זה אכן יקרה, בקרוב מאוד תהיה הפגנה של עירומים ועירומות בנמל ת”א.
SWIY always thought cactus are the best 😀
ל-13. יש סתירה מהותית בין העובדות שהביא
כותב המאמר לבין תגובה 10 (שלי, באופן אישי
נראית יותר אמינה), בכל מקרה, אין לדעת איזה
תא מנצל טוב יותר קרינה כל עוד לא יתבררו
העובדות לאשורן.
זה ייתן נצילות טובה יותר מתאים סולריים או לא?
תשמעו סיפור: "נתקעתי עם המכונית ההיברידית שלי
במדבר בניו מכסיקו, בלי דלק ובלי חשמל, מיד
התחברתי לשני קקטוסים. כעבור יומיים ועוד שתי
הפסקות הטענה הגעתי הביתה".
הדובר נמצא המחלקה סגורה, סובל לכאורה
משימוש במסקלין (פיוטה).
המשמעות האמיתית והחשובה של מחקר זה, לדעתי, היא היכולת למדוד לראשונה יצור נטו של גלוקוז. עד היום מדדנו חמצן או פחמן. גם הפעם מדובר רק בנטו, אבל בכל זאת זו מדידה מכוון אחר והיא מאוד מעניינת כשלעצמה. אין לי ספק שבקרוב חוקרי פוטוסינתיזה יתחילו לממש את האלקטרודה לעשות עקומות PI וכדומה ולהראות השוואות סטוכיומטריות כנגד מדידות אחרות של חמצן או פחמן 14.
זאת ועוד, אם יש מיקרואלקטרודה שמודדת גלוקוז (החידוש הוא המיקרו – לא האלקטרודה) אז יש טכנולוגיה ליצור מיקרואלקטרודות לחומרים אורגנים אחרים. כמי שעשה את הד"ר שלו במחלקה למיקרוסנסורים (מכון מקס פלנק, גרמניה) אני מכיר את הבעייתיות של סנסורים כאלה ואף הייתי שותף בפיתוח של מיקרוסנסור למדידת קרבונט. הדברים האלה נחמדים ועוזרים להבנה מהירה ואלגנטית של מערכת באופן כללי, אבל הם לא מדוייקים ע"פ רוב. כאמור – תמונה כללית.
בברכת חברים,
עמי בכר
הידיעה המקורית מדווחת על הספק של 9 מיקרו-וואטים לס"מ רבוע (לא 9 וואטים!).
ז"א 90 מיליוואט למטר רבוע.
להשוואה, הספק קרינת השמש (בשיא) הוא קילווואט למ"ר, והנצילות של תאים סולאריים היום היא מסדר גודל של כמה אחוזים (נדמה לי שהיום יש תאים ניסיוניים שמגיעים לעשרות בודדות של אחוזי יעילות).
רועי,
עזוב אבולוציה ועזוב כוח עליון נסתר.
אני רוצה כוח עליון גלוי – חברה ביוטכנולוגית שבעצמה תשנה את הצמח לצרכים של הלקוחות.
מה היעילות ביחס לתאים סולאריים קיימים?
דיי להתעללות בקקטוסים !!
הודעת תיקון:
מכיוון שרוב הלבוש ובמיוחד הירוק מיוצר מצמחים, נא לבוא בלי.
האגודה להגנת הצומח מוחה נמרצות נגד ניצול ציני וברוטאלי של צמחים.
הפגנה להגנה על צמחים תצא בשבת הקרובה מכיכר רבין.
נא לבוא בלבוש ירוק.
בהחלט דמיון הזוי 😛
אם יצליחו להעתיק את התהליך בצורה מלאכותית, זה יהיה מאוד רווחי…
זה בעצם הבסיס לטאוריה של המטריקס?!
שימוש בבני אדם כסוללות אנושיות ליצור חשמל?!
🙂
כל הדתיים מתבקשים להחליף בתגובתי הקודמת את המילה אבולוציה ב"כח עליון נסתר"
ממש מעניין!!
עבור התקנים קטנים אין בעיה, אבל יש מידה מסויימת של זרם שנוכל לשאוב מהצמח מבלי לפגוע בו, כלומר הגלוקוזה והחמצן דרושים לו לפעילות תקינה. מצד שני מכיוון שמדובר בצמחים, תחת תנאים קיצוניים, אולי המערכת תוכל לשפר את עצמה (ע"י העלאת ריכוז הגלוקוז והחמצן) ע"י אבולוציה….