Aunque las plantas pueden servir como fuente de alimento, oxígeno y decoración, no suelen considerarse una buena fuente de electricidad. Sin embargo, recogiendo los electrones transportados de forma natural por las células vegetales, se podría generar electricidad como parte de una célula solar biológica «verde». Una nueva investigación, cuyos resultados fueron publicados recientemente en ACS Applied Materials & Interfaces, utilizan por primera vez una planta para crear una «célula biosolar» viva que funciona mediante fotosíntesis.
En todas las células vivas, desde bacterias y hongos hasta plantas y animales, los electrones se mueven como parte de procesos bioquímicos naturales. Pero si hay electrodos, las células pueden generar electricidad para su uso externo. Investigadores anteriores habían creado pilas de combustible de este tipo con bacterias, pero los microbios tenían que ser alimentados constantemente.
En su lugar, los investigadores Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster y Noam Adir han recurrido a la fotosíntesis para generar electricidad. Durante este proceso, la luz impulsa un flujo de electrones procedentes del agua que, en última instancia, da lugar a la generación de oxígeno y azúcar. Esto significa que las células fotosintéticas vivas producen constantemente un flujo de electrones que puede extraerse como «fotocorriente» y utilizarse para alimentar un circuito externo, igual que una célula solar.
lgunas plantas, como las suculentas de los entornos áridos, es decir, plantas en las que algún órgano está especializado en el almacenamiento de agua, tienen gruesas cutículas que mantienen el agua y los nutrientes en el interior de sus hojas. Los investigadores querían probar, por primera vez, si la fotosíntesis en las suculentas podría crear energía para células solares vivas utilizando su agua y nutrientes internos como solución electrolítica de una célula electroquímica.
Los investigadores crearon una “célula solar viva” utilizando la suculenta Corpuscularia lehmannii, también llamada «planta de hielo». Insertaron un ánodo de hierro y un cátodo de platino en una de las hojas de la planta y comprobaron que su voltaje era de 0,28 V. Cuando se conectaba a un circuito, producía hasta 20 µA/cm2 de densidad de fotocorriente cuando se exponía a la luz y podía seguir produciendo corriente durante más de un día.
Aunque estas cifras son inferiores a las de una pila alcalina tradicional, son representativas de una sola hoja. Estudios anteriores sobre dispositivos orgánicos similares sugieren que conectar varias hojas en serie podría aumentar el voltaje. El equipo diseñó específicamente la célula solar viva de modo que los protones de la solución interna de la hoja pudieran combinarse para formar hidrógeno gaseoso en el cátodo, y este hidrógeno pudiera recogerse y utilizarse en otras aplicaciones.
Los investigadores afirman que su método podría permitir el desarrollo de futuras tecnologías energéticas verdes, sostenibles y multifuncionales y agradece la financiación de una beca «Nevet» del Programa de Energía del Gran Technion (GTEP) y una beca VPR Berman del Technion para la Investigación Energética, así como el apoyo del Laboratorio de Investigación de Tecnologías del Hidrógeno (HTRL) del Technion.
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Créditos de imágenes: ACS Applied Materials & Interfaces, 2022, DOI: 10.1021/acsami.2c1512
