Marc Nowaczyk (afb: univ. Rostock)

Het zou onderzoekers in Duitsland en Engeland voor het eerst gelukt zijn om met bepaalde stoffen elektronen te ‘oogsten’ die een plant niet gebruikt voor zijn energiehuishouding. Ze denken daarmee een (begin van een) biologisch alternatief voor zonnecellen te hebben. De vinding zou ook de ideeën over de fotosynthese ondersteboven gooien, denken ze.Mensen gebruiken voor katalysatoren (stoffen die scheikundige reacties versnellen/mogelijk maken) vaak dure stoffen. Dat hoeft geen problemen te zijn, want katalysatoren raak je, in theorie, niet kwijt.
In de natuur gebruiken katalysatoren (daar worden ze enzymen genoemd) zelden edelmetalen of andere zeldzame elementen. “De natuur heeft altijd oplossingen die niet door de beschikbaarheid van bepaalde stoffen beperkt kunnen worden”, zegt Marc Nowaczyk van de universiteit van Rostock.
De vraag is of die biokats ook te gebruiken zijn voor energieopwekking. Natuurlijk, want planten, algen en sommige bacteriën zijn de enige organismen op aarde die een systeem hebben om zonlicht te gebruiken voor energievoorziening. De rest van de wereld, ook mensen, profiteert van die vaardigheid.
Nowaczyk en zijn medeonderzoekers richten zich op de fotosynthese om daar voor de mens handzame dingen uit te halen voor het opwekken en opslaan van voor de mens bruikbare energie. “We willen een systeem ontwikkelen dat met behulp van biologische katalysatoren en zonlicht waterstof produceert.”

Geheimen

Dan moet je natuurlijk wel weten hoe die fotosynthese werkt en dan blijkt dat dat systeem ook voor doorgewinterde fotosynthesespeurders nog geheimen heeft. Zo is het rendement bij planten maar 1 tot 2% (van de energie die de zon de plant schenkt) te zijn, vooral doordat de elektronen getransporteerd moeten worden.
Planten krijgen vaak te veel energie van de zon en daardoor een overschot aan elektronen. Daardoor zouden en nare verbindingen als vrij radicalen kunnen ontstaan die niet goed zijn voor de gezondheid van plantencellen. Dus die moeten ze kwijt. Het ‘lek’ dat de onderzoekers vonden lijkt een mechanisme van het organisme om om te gaan met een overschot aan zonlicht, maar dat zou ook gebruikt kunnen worden om het rendement van het systeem op te krikken.

De onderzoekers probeerden die overtollige elektronen te oogsten. Met behulp van ultrasnelle spectroscopie, waarmee de energiestromen zichtbaar werden gemaakt, werd gezien dat bepaalde synthetische verbindingen zoals 2,6-dichloor-1,4-benzochinon de elektronen veel eerder in het fotosyntheseproces zijn af te vangen. Nowaczyk: “De resultaten laten zien dat er volledig nieuwe ontwerpconcepten voor biologische zonnecellen bestaan, waar, althans in theorie, het rendement duidelijk omhoog kan.” Uiteraard liggen er morgen nog geen biologische zonnecellen met een hoog rendement in de winkel. “We hebben nog een lange weg te gaan”, zegt de geleerde.

Bronnen: idw-online.de, NRC, Science Daily