Las fuentes potenciales de energía renovable incluyen complejos de proteínas que son responsables de la fotosíntesis. Sin embargo, su eficiencia en las aplicaciones técnicas todavía deja mucho que desear. Por ejemplo, no pueden convertir la luz verde en energía. Un equipo de investigación ha cerrado con éxito esto-llamado brecha verde mediante la combinación de un complejo de proteína de fotosíntesis con una proteína de recolección de luz de las cianobacterias.
plantas imitadoras, algas y bacterias
Las células biosolares son un concepto innovador para convertir la luz solar en energía eléctrica. Se fabrican utilizando componentes biológicos de la naturaleza. En su núcleo se encuentran los llamados fotosistemas: grandes complejos proteicos que son responsables de la conversión de energía en plantas, algas y cianobacterias. FotosistemaII, PSII para abreviar, juega un papel central en el proceso, ya que puede utilizar el agua como fuente de electrones para la generación de electricidad.
Cooperación hasta ahora sin éxito en el tubo de ensayo
"Sin embargo, por única que sea la PSII, su eficiencia es limitada, ya que puede usar simplemente un porcentaje de la luz solar", explica el profesor Marc Nowaczyk, Jefe del grupo de proyectos de Mecanismos Moleculares de la Fotosíntesis en RUB. Cuando se trata deen particular, la llamada brecha verde, la PSII está casi inactiva ". Las cianobacterias han resuelto el problema formando proteínas especiales de recolección de luz, es decir, ficobilisomas, que también hacen uso de esta luz. Esta cooperación funciona en la naturaleza, pero aún no está en la pruebatubo."
Los súper complejos usan el doble de fotones del espacio verde
En colaboración con el grupo de investigación del profesor Wolfgang Schuhmann en RUB y el grupo de investigación israelí del profesor Noam Adir, el equipo de Nowaczyk ha logrado producir un bioelectrodo de dos componentes. La principal dificultad fue la interacción funcional de los complejos multiproteicos, algunos deque se combinaron entre especies.
Los investigadores estabilizaron estos supercomplejos utilizando reticuladores químicos de cadena corta que fijan permanentemente las proteínas a una distancia muy corta entre sí. En el siguiente paso, las insertaron en estructuras de electrodos apropiadas ". Dominamos este desafío mediante el uso personalizado,electrodos tridimensionales y transparentes en combinación con hidrogeles activos redox ", dice el Dr. Volker Hartmann, autor principal del estudio. Este diseño permitió a los investigadores usar el doble de fotones dentro del espacio verde, en comparación con un sistema sin luzcomplejos de colección.
Etapa provisional prometedora
El ensamblaje de complejos de proteínas en el tubo de ensayo se considera una etapa intermedia prometedora en el desarrollo de células solares biológicas. Las ventajas de las diferentes especies se pueden combinar funcionalmente en sistemas semi-artificiales. En el futuro, los investigadores se centrarán principalmenteen la optimización de la producción y la vida útil de los componentes biológicos.
Financiamiento
La investigación fue financiada por el Grupo de Excelencia Ruhr Explores Solvation Resolv, la Escuela de Investigación de Conversión de Sustrato Microbiano GRK 2341 Micon, que son financiados por la Fundación Alemana de Investigación DFG, y el proyecto de investigación alemán-israelí Nano-ingenieríaopto-bioelectrónica con biomateriales y conjuntos bio-inspirados bajo los auspicios de la DFG y la Fundación de Ciencias de Israel.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Ruhr-Universidad Bochum . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :