Elettricità da lattuga di mare 02.01.2022

I ricercatori del Technion - l'Israel Institute of Technology - hanno sviluppato un nuovo metodo per generare corrente elettrica direttamente dalle alghe in modo ecologico ed efficiente.

L'idea, che è venuta per la prima volta al dottorando del Technion Yaniv Schlosberg mentre nuotava sulla spiaggia, è stata realizzata da un team di ricercatori di tre facoltà Technion che sono membri del programma per l'energia grande del Technion (GTEP), insieme a un ricercatore del Israel Institute of Oceanography and Limnology ad Haifa (IOLR).

Come è noto, la combustione di combustibili fossili comporta l'emissione di gas serra e altri inquinanti che influiscono sui cambiamenti climatici, e varie forme di inquinamento ambientale si verificano in tutte le fasi della produzione, del trasporto, della lavorazione e del consumo di questi combustibili. La crisi climatica e le problematiche ambientali guidano la ricerca e la ricerca di fonti di energia alternative, pulite e rinnovabili. Uno di questi è l'uso di organismi viventi (ad es. batteri) come fonte di corrente nelle celle a combustibile microbiche (MFC) e nelle celle biofotovoltaiche BPEC. Alcuni batteri hanno la capacità di trasferire elettroni, ma devono essere costantemente alimentati e alcuni di essi sono patogeni.

Una fonte alternativa di elettricità potrebbero essere i batteri fotosintetici, in particolare i cianobatteri (noti anche come alghe blu-verdi). I cianobatteri stessi ottengono il loro cibo dall'anidride carbonica, dall'acqua e dalla luce solare e nella maggior parte dei casi sono innocui: alcuni di loro, come la "spirulina", sono generalmente considerati "supercibi" e vengono coltivati ​​in grandi quantità.

I gruppi di ricerca dei professori Noam Adir e Gadi Schuster hanno già sviluppato metodi per utilizzare i cianobatteri per generare elettricità e carburante a idrogeno. Tuttavia, i cianobatteri hanno anche degli svantaggi: producono meno corrente al buio, quando non c'è fotosintesi, e l'energia ricevuta da loro è inferiore a quella delle celle solari convenzionali. Pertanto, la tecnologia BPEC, sebbene più rispettosa dell'ambiente, è meno attraente dal punto di vista commerciale.

Nel loro nuovo lavoro, i ricercatori del Technion e dell'IOLR hanno cercato di risolvere questo problema utilizzando una nuova fonte di fotosintesi: le alghe. Lo studio è stato condotto dal Prof. Noam Adir e dal dottorando Yaniv Schlosberg del Dipartimento di Chimica del Technion e GTEP. Hanno collaborato con altri ricercatori Technion: Dr. Tunde Toth (Dipartimento di Chimica), Prof. Gadi Shuster, Dr. David Merii, Nimrod Krupnik e Benjamin Eichenbaum (Dipartimento di Biologia), Dr. Omer Yehezkeli e Matan Meyrovic (Dipartimento di Biotecnologie e Food Engineering) e il Dr. Alvaro Israel dell'IOLR di Haifa. Molti tipi di alghe crescono naturalmente sulla costa mediterranea di Israele, in particolare l'ulva (conosciuta anche come lattuga di mare), che viene coltivata in grandi quantità presso l'IOLR per scopi di ricerca.

Sviluppando nuovi modi per collegare le alghe e BPEC, i ricercatori hanno ottenuto una corrente 1000 volte più forte di quella dei cianobatteri ed è al livello delle celle solari standard. Il professor Adir osserva che questa forza attuale è dovuta all'alto tasso di fotosintesi delle alghe e alla capacità di utilizzare le alghe nella loro acqua di mare naturale come elettrolita nel BPEC. Inoltre, le alghe creano corrente al buio, generando circa il 50% della corrente nella luce - al buio, la fonte di energia è la respirazione delle alghe, in cui gli zuccheri ottenuti durante la fotosintesi vengono utilizzati per la nutrizione. Come con i cianobatteri, non sono necessarie sostanze chimiche aggiuntive per produrre la corrente. La "lattuga di mare" rilascia molecole intermedie per trasportare elettroni all'elettrodo BPEC, creando così una corrente elettrica.

Le tecnologie di produzione di energia basate sui combustibili fossili sono note come "carbon positive". Ciò significa che quando il carburante viene bruciato, il carbonio viene rilasciato nell'atmosfera. Le tecnologie delle celle solari sono conosciute come "carbon neutral" e quando estraggono energia dal sole, nessun nuovo carbonio viene realmente rilasciato nell'atmosfera. Tuttavia, la produzione di celle solari e il loro trasporto nel luogo di utilizzo sono molte volte più carbon-positive. La nuova tecnologia di bioelettricità sviluppata al Technion è davvero "carbon negative": le alghe crescono assorbendo il carbonio atmosferico durante il giorno e rilasciando ossigeno, e solo di notte rilasciano carbonio quando respirano. Allo stesso tempo, le alghe vengono già coltivate su larga scala per l'industria alimentare, cosmetica e farmaceutica.