Potreba da se pređe sa fosilnih goriva na održiviju proizvodnju energije je kritična. Zato tim istraživača Concordia razmatra potencijalni izvor energije koji ne samo da ne proizvodi emisije ugljenika, već i uklanja ugljenik dok radi: alge.
Istraživači iz Optical-Bio Microsistems Lab nedavno su objavili novi rad na ovu temu u časopisu Energije. U njemu opisuju svoj metod izvlačenja energije iz procesa fotosinteze algi suspendovanih u specijalizovanom rastvoru i smeštenih u malim energetskim ćelijama. Ispravno konfigurisane, ove ćelije mogu da generišu dovoljno energije za napajanje uređaja male i ultra male snage kao što su senzori Interneta stvari (IoT).
„Ideja mikro fotosintetičke ćelije je da ekstrahuje elektrone proizvedene procesom fotosinteze“, kaže dr Kirankumar Kuruvinašeti, sada postdoktorski saradnik Mitacs-a na Univerzitetu u Kalgariju.
„Fotosinteza proizvodi kiseonik i elektrone. Naš model hvata elektrone, što nam omogućava da generišemo električnu energiju. Dakle, više od tehnologije nulte emisije, to je tehnologija negativne emisije ugljenika: apsorbuje ugljen-dioksid iz atmosfere i daje vam struju. Njegov jedini nusproizvod je voda.“
Mikro fotosintetička energetska ćelija se sastoji od anode i katodne komore odvojene membranom za protonsku izmjenu u obliku saća. Istraživači su proizveli mikroelektrode sa obe strane membrane za prikupljanje naelektrisanja koje alge oslobađaju tokom fotosinteze. Svaka komora meri samo dva centimetra sa dva centimetra sa četiri milimetra.
Alge su suspendovane u rastvoru od dva mililitra u anodnoj komori dok je katoda ispunjena kalijum-fericijanidom, vrstom akceptora elektrona. Jednom kada alge prođu kroz fotosintezu i počnu da oslobađaju elektrone, elektroni će biti sakupljeni kroz elektrode membrane i sprovedeni, stvarajući struju.
U međuvremenu, protoni će proći kroz membranu u katodu i izazvati oksidaciju, što rezultira redukcijom kalijum ferocijanida.
Proces takođe funkcioniše bez direktne sunčeve svetlosti, ali slabijeg intenziteta, objašnjava dr. kandidat i koautor rada Dhilippan Panneerselvam.
Paneerselvam kaže: „Baš kao ljudi, alge stalno dišu — ali unose ugljen-dioksid i oslobađaju kiseonik. Zbog svoje mašinerije za fotosintezu, one takođe oslobađaju elektrone tokom disanja. Proizvodnja električne energije se ne zaustavlja. Elektroni se neprekidno sakupljaju.“
Muthukumaran Packirisami, profesor na Odseku za mašinstvo, industriju i vazduhoplovstvo i korespondentni autor rada, priznaje da sistem još nije u stanju da se takmiči u proizvodnji električne energije sa drugim poput fotonaponskih ćelija. Maksimalni mogući terminalni napon jedne mikro fotosintetske ćelije je samo 1,0 V.
Ali on veruje da, sa dovoljno istraživanja i razvoja, uključujući tehnologije integracije potpomognute veštačkom inteligencijom, ova tehnologija ima potencijal da bude održiv, pristupačan i čist izvor energije u budućnosti.
On takođe nudi značajne proizvodne prednosti u odnosu na druge sisteme, kaže on.
Pakirisami dodaje: „Naš sistem ne koristi nijedan od opasnih gasova ili mikrovlakana potrebnih za tehnologiju proizvodnje silikona na koju se oslanjaju fotonaponske ćelije. Štaviše, odlaganje silicijumskih kompjuterskih čipova nije lako. Koristimo biokompatibilne polimere, tako da je ceo sistem lako razgradljivo i veoma jeftino za proizvodnju.“
