Električna energija iz postrojenja - zelene elektrane

Izravna transformacija svjetlosne energije u električnu energiju podliježe radu generatora koji sadrže klorofil. Klorofil može dati i priključiti elektrone kada je izložen svjetlu.

Godine 1972., M. Calvin je iznio ideju o stvaranju solarne ćelije, u kojoj bi klorofil služio kao izvor električne struje, sposoban da uz svjetlost oduzima elektrone određenim određenim tvarima i prenosi ih drugima.

Calvin je koristio cinkov oksid kao dirigent u kontaktu s klorofilom. Pri osvjetljavanju ovog sustava u njemu se pojavila električna struja gustoće 0,1 mikroampera po kvadratnom centimetru.

Ova fotoćelija nije dugo funkcionirala, jer je klorofil brzo izgubio sposobnost doniranja elektrona. Za produljenje trajanja fotoćelije korišten je dodatni izvor elektrona, hidrokinon. U novom sustavu zeleni pigment nije odavao samo svoje, već i hidrohinonske elektrone.

Proračuni pokazuju da takva fotocelica od 10 četvornih metara može imati snagu oko kilovata.

Japanski profesor Fujio Takahashi koristio je klorofil izvađen iz lišća špinata za proizvodnju električne energije. Tranzistorski prijemnik na koji je bila spojena solarna ploča uspješno je radio.

Osim toga, u Japanu se provode studije za pretvaranje solarne energije u električnu energiju pomoću cijanobakterija koje se uzgajaju u hranjivom mediju. Tanki sloj od njih nanosi se na prozirnu elektrodu cinkovog oksida i zajedno s brojačom elektrode uroni u pufernu otopinu. Ako su bakterije sada osvijetljene, u krugu će se pojaviti električna struja.

1973. Amerikanci W. Stockenius i D. Osterhelt opisali su neobičan protein iz membrane ljubičastih bakterija koje žive u slanim jezerima kalifornijskih pustinja. Zvali su ga bakteriorhodopsin.

Zanimljivo je primijetiti da se bakteriorhodopsin pojavljuje u membranama halobakterija s nedostatkom kisika. Nedostatak kisika u vodenim tijelima pojavljuje se u slučaju intenzivnog razvoja halobakterija.

Koristeći bakteriorhodopsin, bakterije apsorbiraju energiju sunca, nadoknađujući tako manjak energije koji je posljedica prestanka disanja.

Bakterhodhodopsin se može izolirati od halobakterija stavljanjem ovih stvorenja koja vole sol koja se odlično osjećaju u zasićenoj otopini natrijevog klorida u vodi. Odmah se prelijevaju vodom i puknu, dok se njihov sadržaj miješa s okolinom. I samo membrane koje sadrže bakteriorhodopsin ne uništavaju se zbog snažnog "pakiranja" molekula pigmenta koji tvore proteinske kristale (bez poznavanja strukture, znanstvenici su ih nazvali ljubičastim plakovima).

U njima se molekule bakteriorhodopsina kombiniraju u trijade, a trijade u pravilne šesterokutnike. Budući da su plakovi značajno veći od svih ostalih halobakterijskih komponenti, mogu se lako izolirati centrifugiranjem. Nakon ispiranja centrifuge dobiva se tijesto tijesto ljubičaste boje. 75 posto se sastoji od bakteriorhodopsin, a 25 posto fosfolipida koji popunjavaju praznine između proteinskih molekula.

Fosfolipidi su molekule masti u kombinaciji s ostacima fosforne kiseline. U centrifugi nema drugih tvari što stvara povoljne uvjete za eksperimentiranje s bakteriorhodopsinom.

Osim toga, ovaj složen spoj vrlo je otporan na faktore okoliša. Kada se zagrijava na 100 ° C ne gubi aktivnost i može se čuvati godinama u hladnjaku. Bakterhodhodopsin je otporan na kiseline i različita oksidacijska sredstva.

Razlog za njegovu visoku stabilnost je zbog činjenice da ove halobakterije žive u izuzetno teškim uvjetima - u zasićenim fiziološkim otopinama, koje su u biti vode nekih jezera na području pustinja koje su izgorjele tropske vrućine.

U tako izuzetno slanom, a također i pregrijanom okolišu organizmi koji imaju obične membrane ne mogu postojati. Ova je činjenica od velikog interesa u vezi s mogućnošću korištenja bakteriorhodopsina kao transformatora svjetlosne energije u električnu.

Ako se bakterihodhodopsin taložen pod utjecajem kalcijevih iona osvijetli, tada je pomoću voltmetra moguće otkriti prisustvo električnog potencijala na membranama. Ako ugasite svjetlo, ono nestaje. Dakle, znanstvenici su dokazali da bakteriorhodopsin može funkcionirati kao generator električne struje.

U laboratoriju poznatog znanstvenika, stručnjaka iz područja bioenergije V. P. Skulacheva, pomno se proučavao proces ugradnje bakteriorhodopsina u ravnu membranu i uvjeti za njegovo funkcioniranje kao generatora električnih struja ovisnih o svjetlosti.

Kasnije su u istoj laboratoriji stvoreni električni elementi u kojima su korišteni proteinski generatori električne struje. Ti su elementi imali membranske filtre impregnirane fosfolipidima bakteriorhodopsinom i klorofilom. Znanstvenici vjeruju da slični filtri s protein generatorima, spojeni serijski, mogu poslužiti kao električna baterija.

Istraživanja o korištenju proteinskih generatora u laboratoriju V. P. Skulacheva privukla su pomnu pozornost znanstvenika. Na Kalifornijskom sveučilištu stvorili su istu bateriju koja je, kada se koristi sat i pol, učinila da žarulja svijetli.

Rezultati eksperimenta daju nadu da će se foto ćelije na bazi bakteriorhodopsina i klorofila koristiti kao generator električne energije. Provedeni eksperimenti prva su faza u stvaranju novih vrsta fotonaponskih i gorivnih ćelija sposobnih transformirati svjetlosnu energiju s velikom učinkovitošću.

Vidi također: Drugi alternativni izvori energije