dal SchwartzReport del 11 febbraio 2010
Penso che stiamo per scoprire che la pista biologica è quella ottimale per molte delle cose che dovremo fare per affrontare il cambiamento globale e l’evoluzione ecologica (Green Transition).
ERIC BLAND – Discovery News
Le piante di tabacco potrebbero contribuire a sbarazzare il mondo dai combustibili fossili, secondo gli scienziati della University of California, Berkeley.
In un saggio sulla rivista “ACS Nano Letters”, Matt Francis e i suoi colleghi hanno utilizzato batteri costruiti geneticamente per produrre i mattoni per cellule fotovoltaiche e fotochimiche artificiali. Questa tecnica sarebbe più ecologica rispetto ai metodi tradizionali di produzione, e potrebbe portare a cellule fotovoltaiche economiche, temporanee e biodegradabili.
“Nel corso di miliardi di anni, l’evoluzione ha definito con precisione le distanze corrette tra i cromofori per consentire loro di raccogliere e utilizzare la luce dal sole con efficienza ineguagliabile”, ha detto Francis. “Stiamo cercando di imitare questi sistemi perfezionati utilizzando il virus del mosaico del tabacco.”
Le cellule fotovoltaiche sintetiche non crescono sulle piante di tabacco, ma devono essere programmate per crescere su di esse. Riprogrammare ogni cellula di una pianta di tabacco matura sarebbe un’impresa enorme per gli scienziati.
Al virus del mosaico del tabacco, tuttavia, riprogrammare le cellule di tabacco adulte per indurle a produrre minuscole strutture che la pianta normalmente non farebbe, è ciò che riesce meglio. Gli scienziati modificano leggermente qualche gene del virus, li spruzzano sopra una coltura di piante di tabacco, e attendono.
Di solito, una cellula infetta crea nuove copie del virus che l’ha contagiata. Questa volta, il virus ha costretto la pianta a creare cromofori artificiali, strutture che trasformano la luce in elettroni ad alta potenza.
Come una scala a chiocciola a spirale stretta, i singoli cromofori sono aggiunti uno alla volta fino a creare una fila lunga centinaia di nanometri. Ogni cromoforo dista da due a tre nanometri dal successivo, una distanza importante. Solo un atomo più vicini gli uni agli altri, e la corrente elettrica si interromperebbe. Se fossero anche solo minimamente piu’ lontani la raccolta degli elettroni diverrebbe difficile.
“E’ molto difficile ricreare la fotosintesi”, ha detto Angela Belcher, una ricercatrice del MIT che usa virus per costruire batterie e altre strutture. “La precisione di ogni struttura è molto importante, ed è molto difficile prendere una molecola e spostarla dove vorresti che fosse”.
La bellezza della rivista “Nano Letter”, dice la Belcher, è che sfrutta un sistema già efficace, affinato da milioni di anni di evoluzione, al fine di produrre strutture per gli esseri umani.
Intrappolate nella pianta, le minuscole strutture non producono elettricità o sostanze chimiche. Per arrivare ai cromofori sintetici, gli scienziati dovrebbero raccogliere le piante, tritarle e quindi estrarre le strutture. Dissolte quindi in una soluzione liquida, esse vengono spruzzate su un substrato di vetro o plastica rivestito da molecole che fissano le strutture alla plastica.
Le piante di tabacco non sono i soli organismi attaccati da Francis e i suoi colleghi.
Riuscendo a evitare del tutto un virus, Francis e i suoi colleghi hanno aggiunto con successo dei geni producenti cromofori ai batteri dell’E. Coli, raccogliendo cellule fotovoltaiche anche su questi.
Utilizzare organismi viventi per creare cellule fotovoltaiche sintetiche presenta numerosi vantaggi rispetto al metodo tradizionale: al contrario di quest’ultimo, per produrre quelle biologiche non sono richieste sostanze chimiche tossiche per l’ambiente. Coltivare cellule fotovoltaiche sulle piante di tabacco potrebbe riportare gli agricoltori al lavoro per ottenere un raccolto annuale.
Le cellule fotovoltaiche biologiche non potrebbero vivere a lungo quanto la media di quelle al silicone, ma potrebbero funzionare come fonte di energia biodegradabile economica, trasportabile e temporanea. Si potrebbe addirittura spruzzare una soluzione delle stesse sulla plastica o sul vetro per raccogliere energia.
Le piante sono già molto efficienti nel trasformare la luce solare in zuccheri e altre forme di energia chimica. Gli scienziati della University of California di Berkley potrebbero finalmente utilizzare gli elettroni per generare energia chimica come le piante, ma invece di creare zucchero, produrre idrocarburi che andrebbero ad alimentare automobili e aeromobili. Una cellula fotochimica è un utilizzo unico per la nuova tecnologia. Una cellula fotovoltaica che converte la luce solare in energia elettrica, è un’altra chance.
Passeranno probabilmente anni prima che un qualsiasi dispositivo per il consumatore possa usare le cellule fotovoltaiche naturali, seppur sintetiche, dice Francis. Fino ad ora gli scienziati non hanno nemmeno dimostrato che le cellule possono trasformare la luce in energia elettrica o chimica. Ma sperano di arrivare a farlo presto.
