Canlı bitkiden güneş pili üretildi

Bitki hücrelerinde doğal yolla taşınan elektronları toplayan bilim insanları, fotosentezle çalışan canlı biyogüneş pili üretimi için ilk defa sulu bitki kullandı. Yeşil enerji üretimi için fotosentez yoluna ilk kez yönelen Noam Adir ve ekibi “buz bitkisi” olarak da isimlendirilen etli Corpuscularia lehmannii’yi kullanarak canlı güneş pili üretmeyi başardı. Çalışmanın raporu, ACS Apllied Materials & Interfaces’de yayınlandı.

Hayatımızın hemen her alanında besin ve oksijen başta olmak üzere çeşitli kaynaklara hizmet eden bitkiler, bu kez elektrik kaynağı olarak kullanıldı. Bitki hücrelerindeki elektronları toplayan bilim insanı Noam Adir ve ekibi, fotosentezle çalışan canlı biyo-güneş pilini sulu bitki yardımıyla üretti.

Bitkiden elektrik üretiminin pek alışılageldik bir durum olduğu söylenemese de aslında bakteri ve mantarlardan, bitki ve hayvanlara kadar bütün canlı hücrelerde, elektronlar doğal olarak varlar ve biyokimyasal süreçlerin de birer parçası hâlindeler. Elektrik iletimini sağlayan elektrotların var olduğu durumda ise işler değişiyor. Çünkü elektrot barındıran bitkiler, elektrik üretimini sağlayabiliyor.

İlk kez fotosentez denendi

Geçmişte yapılan araştırmalarda, elektrot mevcut olan bakterilerde yakıt hücreleri oluşturulduğu fakat bu aşamada mikropların da beslenmeye ihtiyaç duyduğu gözlemlenmişti. Bu nedenle de Noam Adir ve ekibi, daha doğal bir elektrik üretimi döngüsüne yönelerek, akım üretmek için ilk kez fotosentezi denedi. Deneyde, ışık ile su bir elektron akışına yönlendirildi. Sonucunda da oksijen ve şeker oluşturuldu. Böylece, canlı fotosentetik hücrelerin sürekli olarak fotoakım olarak çekildiği ve güneş piline benzeyen harici bir devreye güç sağlamak için elektron akışı üretildi.

Bu çalışmada, Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster ve Noam Adir’in yeşil enerji üretimi için izlediği ilk yol, kurak alanlardaki bitkilerin, su ve besin maddelerini yapraklarında tutmak için kalın kütiküllere sahip olması yönünden ilerliyor. Elektrokimyasal hücrenin elektrolit çözeltisi olarak içindeki su ve besinleri kullanmayı deneyen ekip, öncelikle canlı güneş pilleri için güç yaratıp yaratamayacağını test ediyor.

Tek bir yapraktan 0,28 V elektrik üretiliyor

Deney sonucunda buz bitkisi olarak da isimlendirilen etli Corpuscularia lehmanni bitkisinden canlı güneş pili üretiliyor. Araştırma esnasında, bitkinin yapraklarından birine bir demir anot ve platin katot yerleştiren ekip, voltajının ise 0,28 V olduğunu buluyor. Buna göre bitki, bir devreye bağlandığında 20µA/ cm2'ye kadar elektrik üretimi gerçekleştirebiliyor. Işığa maruz kaldığında ise fotoakım yoğunluğu sebebiyle bir günden fazla akım üretmeyi sürdürebiliyor.

Araştırmacıların dikkat çektiği diğer bir nokta ise söz konusu sayıların bir alkalin pilden az olsa da sadece tek bir yaprağı temsil ettikleri yönünde. Bu alanda yapılan diğer çalışmalara bakıldığında birden fazla yaprağın seri bağlanması sonucunda voltajı artırabileceği tahmin ediliyor.

Adir’in ekibi tarafından özel olarak tasarlanan canlı güneş pili, iç yaprak çözeltisi içerisinde bulunan protonlar ile katotta hidrojen gazı oluşturmak için birleştirilebiliyor. Bu sayede de hidrojen toplanarak diğer uygulamalarda kullanılabiliyor. Araştırmacılar, sürdürülebilirlik açısından büyük öneme sahip olan bu çalışmanın, özellikle yeşil enerji teknolojilerinin geliştirilmesine katkı sağlayacağını söylüyor.