אנרגיה‏ > ‏

סוללה סולארית בעלים

סוללה סולארית בעלים  \  אהוד קלפון

ידוע שעלים ירוקים קולטים את אנרגיית השמש בתהליך הפוטוסינתזה, ומפיקים ממנה אנרגיה כימית, לתהליכי החיים בתאי הצמח. חוקרים מהטכניון מצאו דרך להפיק אנרגיה חשמלית בעלים, ומנצלים את תהליך הפוטוסינתזה (ההטמעה) לשם כך. 

הם חוקרים חלבון מסוים, בתהליך תנועת האלקטרונים, בשלבי היצור של הפוטוסינתזה. באופן טבעי, החלבון מוציא אלקטרונים מהמים שברקמת הצמח, ומעביר אותם בתוך ממברנה, המבודדת את הזרם החשמלי הביולוגי. החוקרים שינו חומצה אמינית אחת (בחלבון ייחודי זה), ממצב מחיובי לשלילי, ובזה הם הצליחו לכוון את זרם פליטת האלקטרונים. דבר זה מאפשר שליטה באנרגיה המופקת בתהליכים ביולוגיים בצמח, והיכולת להשתמש בה מאוחר יותר כמו בסוללה חשמלית.  

פוטוסינתזה (הטמעה) -  Photosynthesis  הוא תהליך המתקיים בצמחים ירוקים בעלי כלורופיל. בתהליך משתתפים מים, פחמן דו חמצני ואנרגיית אור ובסוף התהליך נוצר חד סוכר- גלוקוזה. היצורים המבצעים פוטוסינתזה הם בעיקרם צמחים ירוקים המוגדרים  אוטוטרופים (היצרנים). את האנרגיה הם מפיקים מאור השמש תוך ניצול פחמן דו- חמצני הנמצא באוויר.

צמחים ירוקים גורמים לפחמן דו- חמצני הנקלט מהאוויר, להתרכב עם המים שבצמח ליצירת מולקולת גלוקוזה שהיא פחמימה המורכבת מחומר אורגני.  תהליך הפוטוסינתזה הוא הבסיס לקיומם של כל היצורים החיים על פני כדור הארץ. היצורים בעלי כלורופיל, הם היחידים המסוגלים לייצר תרכובות אורגניות  מתרכובות אנ- אורגניות. היצורים המבצעים פוטוסינתזה הם, המקור ליצור מזון אורגני עבור כל יתר האורגניזמים ההטרוטרופים (הצרכנים)

תהליך הפוטוסיתזה:    6CO2+ 6H2O --------C6H12O6 +6O2(נוצרות מולקולות חמצן O2 כתוצר לוואי של ההטמעה ומעשירות את הסביבה).

בעקבות הופעת היצורים הראשונים שביצעו פוטוסינתזה לפני שלושה מיליארד שנה, התחיל לגדול בהדרגה אחוז החמצן באטמוספרה. היום האטמוספרה מורכבת מ21% חמצן 78% חנקן 0.03% פחמן דו חמצני, ארגון, אדי מים, אבק ועוד.

במהלך האבולוציה, התפתחו יצורים המסוגלים לנצל את החמצן לשם הפקת אנרגיה (יצורים  אירוביים). יש גם יצורים אנ- אירוביים שאינם זקוקים לחמצן על מנת להפיק את האנרגיה שהם צריכים לקיומם. לפני כחצי מיליארד שנה, עם התגברות החמצן באוויר, התרבו גם היצורים הרב תאיים, שהתפתחו מיצורים חד תאיים שקדמו להם.

ההטמעה מתבצעת באברון "כלורופלסט", הבנוי משני קרומים העוטפים נוזל צמיג. על אחת הממברנות (קרומים) מרוכזים פיגמנטים (צבענים), כשהכלורופיל (צבע ירוק) הוא הנפוץ ביותר. הכלורופיל קולט אור ומספק אנרגיה לביצוע פוטוסינתזה, וכלורופלסטידה צורכת אור ומפיקה מולקולותATP  המהוות מצברי אנרגיה לשימוש התאים.

האברונים, המשמשים בתהליך הפוטוסינתזה, בנויים מפיגמנטים ומחלבונים. הפיגמנטים קולטים אור, והחלבונים מעבירים את האנרגיה לכלורופיל a , ולמערכת המעבירה אותה על ידי אלקטרונים. בכל העברה כזו נפלטת מעט אנרגיה, המנוצלת לצורכי התא.

   

 


Comments