Energia elétrica das usinas - usinas de energia verde

A transformação direta da energia luminosa em energia elétrica está subjacente à operação de geradores contendo clorofila. A clorofila pode dar e fixar elétrons quando expostos à luz.

Em 1972, M. Calvin apresentou a idéia de criar uma célula solar, na qual a clorofila serviria como fonte de corrente elétrica, capaz de remover elétrons de certas substâncias específicas sob iluminação e transferi-los para outras.

Calvin usou óxido de zinco como condutor em contato com a clorofila. Ao iluminar esse sistema, uma corrente elétrica com uma densidade de 0,1 microamperes por centímetro quadrado apareceu nele.

Essa fotocélula não funcionou por muito tempo, pois a clorofila rapidamente perdeu sua capacidade de doar elétrons. Para prolongar a duração da fotocélula, uma fonte adicional de elétrons, a hidroquinona, foi usada. No novo sistema, o pigmento verde cedeu não apenas o seu, mas também os elétrons de hidroquinona.

Os cálculos mostram que uma fotocélula de 10 metros quadrados pode ter uma potência de cerca de quilowatts.

O professor japonês Fujio Takahashi usou clorofila extraída das folhas de espinafre para gerar eletricidade. O receptor de transistor ao qual o painel solar foi conectado funcionou com sucesso.

Além disso, estão sendo realizadas pesquisas no Japão sobre a conversão de energia solar em energia elétrica usando cianobactérias cultivadas em meio nutritivo. Uma fina camada é aplicada a um eletrodo transparente de óxido de zinco e, juntamente com o contra-eletrodo, imersa em uma solução tampão. Se as bactérias estiverem iluminadas, uma corrente elétrica aparecerá no circuito.

Em 1973, os americanos W. Stockenius e D. Osterhelt descreveram uma proteína incomum das membranas das bactérias violetas que vivem nos lagos salgados dos desertos da Califórnia. Foi chamado bacteriorodopsina.

É interessante notar que a bacteriorodopsina aparece nas membranas das halobactérias com falta de oxigênio. A deficiência de oxigênio nos corpos d'água ocorre no caso de desenvolvimento intensivo de halobactérias.

Com a ajuda da bacteriorodopsina, as bactérias absorvem a energia do Sol, compensando assim o déficit de energia resultante da interrupção da respiração.

A bacteriorodopsina pode ser isolada das halobactérias colocando essas criaturas amantes do sal que se sentem bem em uma solução saturada de cloreto de sódio na água. Imediatamente elas transbordam de água e explodem, enquanto seu conteúdo é misturado com o meio ambiente. E apenas membranas contendo bacteriorodopsina não são destruídas devido ao forte "empacotamento" de moléculas de pigmento que formam cristais de proteínas (sem conhecer a estrutura, os cientistas as chamaram de placas roxas).

Nelas, as moléculas de bacteriorodopsina são combinadas em tríades, e as tríades em hexágonos regulares. Como as placas são significativamente maiores que todos os outros componentes halobacterianos, elas podem ser facilmente isoladas por centrifugação. Após a lavagem da centrífuga, é obtida uma massa pastosa de cor violeta. 75 por cento consiste em bacteriorodopsina e 25 por cento de fosfolipídios que preenchem as lacunas entre as moléculas de proteína.

Os fosfolipídios são moléculas de gordura em combinação com resíduos de ácido fosfórico. Não existem outras substâncias na centrífuga, o que cria condições favoráveis ​​para experimentar a bacteriorodopsina.

Além disso, este composto complexo é muito resistente a fatores ambientais. Não perde atividade quando aquecido a 100 ° C e pode ser armazenado na geladeira por anos. A bacteriorodopsina é resistente a ácidos e vários agentes oxidantes.

A razão de sua alta estabilidade se deve ao fato de essas halobactérias viverem em condições extremamente severas - em soluções salinas saturadas, que, em essência, são as águas de alguns lagos na área de desertos queimados pelo calor tropical.

Nesse ambiente extremamente salgado e superaquecido, os organismos que possuem membranas comuns não podem existir. Esse fato é de grande interesse em conexão com a possibilidade de usar a bacteriorodopsina como transformador de energia luminosa em energia elétrica.

Se a bacteriorodopsina precipitada sob a influência de íons cálcio estiver iluminada, então, usando um voltímetro, é possível detectar a presença de um potencial elétrico nas membranas. Se você desligar a luz, ela desaparece. Assim, os cientistas provaram que a bacteriorodopsina pode funcionar como um gerador de corrente elétrica.

No laboratório do famoso cientista, especialista no campo da bioenergia V.P. Skulachev, foram cuidadosamente estudados o processo de incorporação da bacteriorodopsina em uma membrana plana e as condições para seu funcionamento como gerador de corrente elétrica dependente da luz.

Posteriormente, no mesmo laboratório, foram criados elementos elétricos nos quais foram utilizados geradores de proteínas de corrente elétrica. Esses elementos tinham filtros de membrana impregnados com fosfolipídios com bacteriorodopsina e clorofila. Os cientistas acreditam que filtros semelhantes com geradores de proteínas, conectados em série, podem servir como uma bateria elétrica.

Pesquisas sobre o uso de geradores de proteínas no laboratório de V.P. Skulachev atraíram a atenção dos cientistas. Na Universidade da Califórnia, eles criaram a mesma bateria que, quando usada por uma hora e meia, fazia a lâmpada brilhar.

Os resultados experimentais dão esperança de que as células fotoelétricas à base de bacteriorodopsina e clorofila sejam usadas como geradoras de energia elétrica. Os experimentos realizados são a primeira etapa na criação de novos tipos de células fotovoltaicas e de combustível capazes de transformar a energia da luz com grande eficiência.

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