Il futuro dell’energia solare è nei batteri e si chiama Biofotovoltaico o BPV

Il futuro dell’energia solare è nei batteri e si chiama Biofotovoltaico. BPV rappresenta un’innovativa tecnologia bioibrida che accoppia l’elettrochimica con microbi fotosintetici ossigenici per sfruttare l’energia solare e convertirla in elettricità. Al centro dei sistemi BPV c’è la capacità dei microbi di effettuare il trasferimento di elettroni extracellulare, utilizzando un anodo come pozzo di elettroni esterno.

Così è scritto in uno studio pubblicato su Environmental Science and Ecotechnolog.

Rivela come queste piccole centrali elettriche potrebbero convertire la luce solare direttamente in elettricità, offrendo una soluzione unica alle nostre crescenti richieste di energia.

Energia con i batteri

Il biofotovoltaico (BPV), spiega Steve Fink su Studyfinds, rappresenta un’innovativa fusione di biologia e tecnologia, dove i microrganismi fotosintetici fungono da pannelli solari viventi. A differenza delle tradizionali celle solari, questi sistemi biologici possono autoassemblarsi, auto-mantenersi e auto-ripararsi, rendendoli potenzialmente più sostenibili ed economici nel lungo periodo.

Al centro di questa ricerca c’è un notevole microrganismo chiamato Synechocystis mi. Nel corso di miliardi di anni, questi organismi microscopici hanno perfezionato l’arte di catturare l’energia solare.

Possono scindere le molecole d’acqua usando la luce solare, rilasciando elettroni che possono essere raccolti come elettricità, rimuovendo anche l’anidride carbonica dall’aria proprio come fanno le piante durante la fotosintesi.

I ricercatori dell’Helmholtz Centre for Environmental Research di Lipsia, in Germania, hanno studiato i modi in cui questi microbi generano elettricità, aggiunge Steve Fink.

La loro ricerca si è concentrata sulla comprensione di come gli elettroni fluiscono attraverso i meccanismi cellulari e su come questo processo potrebbe essere ottimizzato per una migliore produzione di energia.

i pannelli solari

I moderni pannelli solari convertono la luce solare direttamente in elettricità tramite materiali semiconduttori. Al contrario, i sistemi biofotovoltaici impiegano organismi viventi che eseguono la fotosintesi, scindendo le molecole d’acqua in ossigeno, protoni ed elettroni. Questi elettroni viaggiano quindi attraverso i meccanismi interni della cellula prima di essere raccolti dagli elettrodi, creando corrente elettrica utilizzabile.

Gli scienziati hanno scoperto che l’aggiunta di un mediatore chimico chiamato ferricianuro aiuta a trasferire gli elettroni dai microbi agli elettrodi. Questo processo compete con i percorsi naturali di consumo di elettroni degli organismi, in particolare con le proteine ​​chiamate flavodiironi che in genere proteggono la cellula dall’eccesso di energia. La comprensione di questa competizione fornisce informazioni cruciali per migliorare l’efficienza del sistema.

Sorprendentemente, il team di ricerca ha scoperto che la raccolta di elettroni per la produzione di elettricità non ha avuto un impatto significativo sulla crescita, la respirazione o la capacità dei microrganismi di fissare l’anidride carbonica. Questa scoperta suggerisce che questi pannelli solari viventi potrebbero potenzialmente generare elettricità mantenendo le loro funzioni biologiche naturali, inclusa la cattura dell’anidride carbonica atmosferica.

Una scoperta particolarmente intrigante ha rivelato che questi microrganismi potrebbero adattare i loro sistemi di trasporto di elettroni interni per adattarsi sia alla produzione di elettricità che ai processi cellulari essenziali. In determinate condizioni, i batteri potrebbero reindirizzare gli elettroni in eccesso verso la generazione di elettricità senza compromettere le loro esigenze di sopravvivenza.

Ancora più notevole, lo studio ha dimostrato che i sistemi biofotovoltaici potrebbero offrire una soluzione elegante a un problema comune nei processi fototropici: la regolazione del pH. A differenza di altri sistemi bioelettrochimici, questi pannelli solari viventi mantengono naturalmente un equilibrio del pH stabile, riducendo potenzialmente la necessità di costosi sistemi di controllo.

Guardando al futuro, questa ricerca apre nuove possibilità per integrare la tecnologia BPV con le applicazioni biotecnologiche esistenti. Immagina edifici ricoperti di pannelli solari viventi che non solo generano elettricità, ma catturano anche l’anidride carbonica dall’atmosfera, contribuendo sia alla produzione di energia che alla mitigazione dei cambiamenti climatici.

“Questa ricerca fornisce una comprensione a livello molecolare del flusso di elettroni fotosintetici nei sistemi BPV, aprendo la strada a progetti più efficienti”, hanno spiegato gli autori.

Sebbene l’attuale potenza in uscita rimanga inferiore a quella dei pannelli solari tradizionali, la natura autosufficiente di questi sistemi biologici e la loro capacità di funzionare come pozzi di carbonio li rendono un’alternativa interessante per la produzione di energia sostenibile. Man mano che la nostra comprensione di queste centrali elettriche microscopiche si approfondisce, ci avviciniamo allo sfruttamento del loro pieno potenziale nella nostra ricerca di soluzioni di energia rinnovabile.