Το σπανάκι μπορεί να προσφέρει ενέργεια με πολλαπλές μορφές, όπως αποδεικνύουν ερευνητές οι οποίοι ανέπτυξαν ηλιακή κυψέλη με βάση μια πρωτεΐνη που εξήγαγαν από τα φύλλα του.

Δεν είναι η πρώτη «βιο-υβριδική» κυψέλη η οποία βασίζεται στα φωτοσυνθετικά μόρια των φυτών που έχουν την ικανότητα να μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτροχημική. Είναι όμως η πιο αποδοτική που έχει αναπτυχθεί ως σήμερα, με ισχύ δυόμισι φορές μεγαλύτερη από εκείνη των προηγούμενων προσπαθειών.

Οι δημιουργοί της μάλιστα πιστεύουν ότι σε τρία χρόνια θα είναι σε θέση να παρουσιάσουν μια πλήρως λειτουργική νέα γενιά «φυτικών» ηλιακών συλλεκτών.

«Κλειδί» ο συνδυασμός με το πυρίτιο 

Το μυστικό της επιτυχίας της βιο-υβριδικής κυψέλης που παρουσίασαν οι ερευνητές του αμερικανικού Πανεπιστημίου Βάντερμπιλτ κρύβεται στον συνδυασμό της πρωτεΐνης Φωτοσύστημα 1 ? PS1 (Photosystem 1) ? με το πυρίτιο, ένα υλικό που χρησιμοποιείται ευρέως για την κατασκευή ηλιακών κυψελών αλλά κανείς όπως φαίνεται δεν είχε σκεφτεί να το? σερβίρει με σπανάκι.

«Ο συνδυασμός παράγει επίπεδα ρεύματος περίπου 1.000 φορές υψηλότερα από εκείνα που επιτυγχάναμε όταν εναποθέταμε την πρωτεΐνη σε διάφορους άλλους τύπους μετάλλων. Επίσης προσφέρει μια μικρή αύξηση της τάσης» εξήγησε ο Ντέιβιντ Κλίφελ, επίκουρος καθηγητής Χημείας και επικεφαλής της μελέτης μαζί με τον καθηγητή χημικής και Βιομοριακής Μηχανικής Κέιν Τζένινγκς.

«Αν συνεχίσουμε με τον ίδιο ρυθμό, μπορούμε να φθάσουμε στο επίπεδο των ώριμων τεχνολογιών μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε τρία χρόνια» πρόσθεσε ο εδικός.

Φόρτιση μιας μικρής συσκευής

Επόμενο βήμα των ερευνητών είναι να αναπτύξουν ένα πλήρως λειτουργικό ηλιακό πάνελ από PS1 και πυρίτιο, με βάση τις κυψέλες που δημιούργησαν. Ο κ. Τζένινγκς, ο οποίος με την ομάδα των φοιτητών του έχει χρηματοδότηση από ένα βραβείο για μια άλλη κυψέλη που είχε σχεδιάσει στο παρελθόν, εκτιμά ότι σύντομα θα είναι σε θέση να παρουσιάσουν ένα πρότυπο: υπολογίζει ότι ένα πάνελ ύψους 60 εκ. θα μπορεί να παράγει 100 μιλιαμπέρ (mA) με τάση 1 Bολτ (V) ? ενέργεια αρκετή για να φορτίσει διαφόρων τύπων μικρές ηλεκτρικές συσκευές.

Οι επιστήμονες, οι οποίοι δημοσίευσαν τη μελέτη τους στην επιθεώρηση «Advanced Materials», έχουν ήδη καταθέσει αίτηση απόκτησης διπλώματος ευρεσιτεχνίας προκειμένου να κατοχυρώσουν τον συνδυασμό της εξαγόμενης από το σπανάκι PS1 με το πυρίτιο για την ανάπτυξη βιο-υβριδικών ηλιακών συλλεκτών.

Αν και τα βήματα για την ανάπτυξή τους σημειώνονται πολύ αργά ? η ιδέα έχει ξεκινήσει εδώ και δεκαετίες αλλά τώρα μόλις φαίνεται να αποδίδει καρπούς ? οι βιο-υβριδικοί ηλιακοί συλλέκτες από φωτοσυνθετικές πρωτεΐνες αποτελούν μια ιδιαίτερα ελκυστική προοπτική για το μέλλον.

Αυτό γιατί έχουν χαμηλό κόστος και, αντίθετα με άλλες τεχνολογίες του είδους, βασίζονται σε μια πρώτη ύλη που υπάρχει γύρω μας σε αφθονία. Τα περισσότερα φυτά διαθέτουν φωτοσυνθετικές πρωτεΐνες όπως αυτές που έχει το σπανάκι, αν και η διάρκεια ζωής τους και η διατήρηση των ιδιοτήτων τους αφού εξαχθούν από τα φύλλα του φυτού μπορεί να διαφέρει σημαντικά. Ο κ. Τζένινγκς πειραματίζεται επίσης με άλλα φυτά, όπως το ασιατικό kudzu.

 Η ηλιακή κυψέλη που ανέπτυξαν οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Βάντερμπιλτ από πρωτεΐνη σπανακιού και πυρίτιο (Πηγή Amrutur Anilkumar, Vanderbilt University)

Λαλίνα Φαφούτη