Polscy naukowcy chcą przekształcić rośliny w mikroelektrownie – za pomocą nanocząstek i przyczepionej do liścia elektrody. Jako pierwsze prąd dostarczą tytoń i rzodkiewnik pospolity.

– Rośliny produkują tlen, którym oddychamy, zapewniają nam pożywienie, są źródłem wielu leków wykorzystywanych w medycynie. To powszechnie wiadomo. Jednak w ostatnich latach widać wielkie zainteresowanie wykorzystaniem roślin w produkcji energii. Wysiłki naukowców skupiają się głównie na tym, aby energię odzyskiwać z biopaliw. To wiąże się jednak z emisją toksycznych związków np. węglowodorów aromatycznych w procesie spalania – mówi dr inż. Magdalena Górecka ze Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego (SGGW) w Warszawie.

W swoim projekcie badawczym szuka ona sposobu na uzyskanie z roślin ekologicznej, zielonej energii. Jednak skąd bierze się prąd elektryczny w roślinie? Jak tłumaczy badaczka, światło, które pada na liść, dociera do chloroplastów znajdujących się w komórkach rośliny. Tam – w wyniku działania słońca i procesu fotosyntezy – z cząsteczki wody uwalniany jest tlen, a wraz z nim coś jeszcze.

– To elektron, który jest przekazywany pomiędzy strukturami wewnątrz chloroplastu, łańcuchowo, w bardzo uporządkowany sposób. Taki uporządkowany przepływ ładunku elektrycznego to nic innego, jak definicja prądu elektrycznego – podkreśla dr Górecka. – W dodatku prądem elektrycznym w naszej roślinie możemy sterować. Zwiększając natężenie światła, spowodujemy, że będzie uwalnianych więcej elektronów i będą one szybko przekazywane w chloroplaście.

Tylko jak taki prąd elektryczny z rośliny wydobyć? – Wydawałoby się, że to nic trudnego. Musimy znaleźć coś, co będzie go przewodziło – np. kawałek drutu, który wbijemy w roślinę, połączymy kabelkami i wyprowadzimy na zewnątrz. Jednak nie jest to dobre podejście, bo taki drut może uszkadzać komórki i chloroplasty, a jedynie zdrowy chloroplast gwarantuje właściwy przepływ elektronów – wyjaśnia badaczka.

Naukowcy z SGGW, wspólnie z fizykami i chemikami z Uniwersytetu Łódzkiego, zamiast drutów odprowadzających elektrony chcą użyć maleńkich nanocząstek, które odbiorą ładunek z chloroplastowego łańcucha. Na razie będą podejmowali próby z nanocząsteczkami różnego typu. Już wiadomo, że nie będzie można użyć nanocząstek srebra, bo są bardzo toksyczne i szkodzą roślinom.

– Jeśli już wytypujemy nanocząstki, które będą w stanie odbierać elektrony, to mamy połowę sukcesu. Następnym krokiem będzie skonstruowanie specjalnej elektrody, która odbierze prąd. To będzie chyba najtrudniejsze zadanie w projekcie – zaznacza badaczka.

Elektroda musi być przeźroczysta, aby zapewniała roślinom dostęp do światła. Powinna nie tylko przylegać do powierzchni liścia, ale też wnikać w głąb, docierając do chloroplastów. – Mamy już pomysł na skonstruowanie elektrody z wykorzystaniem nanotechnologii, jednak na razie nie mogę zdradzać zbyt wielu szczegółów – zastrzega dr Górecka.

Jeszcze nie wiadomo, ile prądu będzie można uzyskać z jednej rośliny. Naukowcy dążą do tego, by można go było pobierać przez cały czas życia liścia. – Nie spodziewam się, że nasze rośliny staną się wielkimi elektrowniami, ale uzyskany z nich prąd będzie można wykorzystać np. do zasilania czujników dymu w lasach – tłumaczy badaczka.

Naukowcy zaczną od pracy z roślinami laboratoryjnymi. Na pierwszy ogień pójdą więc tytoń i rzodkiewnik pospolity. – Gdy zaczniemy pracować nad elektrodą, poszukamy roślin o dużej i gładkiej powierzchni liści, do których łatwo przykleić elektrodę – mówi dr Górecka.

Na przeprowadzenie badań dr Magdalena Górecka otrzymała 100 tys. zł, zajmując drugie miejsce w konkursie INTER Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.

Opracowanie i wytłuszczenia: Marta Śmigrowska, na postawie portalu naukawpolsce.pap.pl