מדענים בצרפת הצליחו להמיר את האנרגיה הכימית המיוצרת ע"י פוטוסינתזה לאנרגיה חשמלית באמצעות פיתוחו של תא-דלק ביולוגי חדשני המבוסס על צמח הקקטוס
מדענים בצרפת הצליחו להמיר את האנרגיה הכימית המיוצרת ע"י פוטוסינתזה לאנרגיה חשמלית באמצעות פיתוחו של תא-דלק ביולוגי חדשני. התגלית מספקת גישה חדשנית להמרת אנרגיה סולארית לאנרגיה חשמלית באופן מתחדש וידידותי לסביבה. בנוסף, לתא הדלק הביולוגי יוכלו להיות יישומים רפואיים חשובים.
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.