τα φυτά συμβάλλουν στην οικολογική ισορροπία


Ηλεκτρικό ρεύμα από τα φυτά παράγουν Ολλανδοί επιστήμονες
Είναι γνωστό πως τα φυτά συμβάλλουν στην οικολογική ισορροπία με πάρα πολλούς τρόπους – για παράδειγμα, με το να εμπλουτίζουν την ατμόσφαιρα με οξυγόνο, να συγκρατούν το χώμα αποτρέποντας τις κατολισθήσεις ή να φιλτράρουν το νερό, απομακρύνοντας επικίνδυνες χημικές ουσίες. Ερευνητές ωστόσο από το Πανεπιστήμιο του Wageningen στην Ολλανδία ανέπτυξαν μια πρωτοποριακή τεχνολογία που κάνει τη χλωρίδα ακόμη πιο ωφέλιμη για το περιβάλλον και τον άνθρωπο, αφού επιτρέπει την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος από τα φυτά, καθώς αυτά αναπτύσσονται.
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η μέθοδος αυτή μπορεί να αξιοποιηθεί σε οποιαδήποτε καλλιέργεια, καλύπτοντας έτσι τουλάχιστον ένα μέρος των αναγκών σε ηλεκτρική ενέργεια.
Πού βασίζεται
Η τεχνολογία του ολλανδικού πανεπιστημίου εκμεταλλεύεται το γεγονός ότι, με τη φωτοσύνθεση, τα φυτά χρησιμοποιούν ανόργανα χημικές ενώσεις και στοιχεία για να συνθέσουν οργανική ύλη (υδατάνθρακες) σε αρκετά μεγαλύτερες ποσότητες από αυτές που χρειάζονται για την ανάπτυξή τους.
Ετσι, ένα μεγάλο ποσοστό αυτής της οργανικής ύλης (έως και 70%) απορρίπτεται από το φυτό στο χώμα, μέσω των ριζών του. Εκεί, φυσικοί μικροοργανισμοί αποικοδομούν τα οργανικά συστατικά για να τραφούν. Μία διαδικασία που έχει ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση ηλεκτρονίων.
Για να χρησιμοποιήσουν τα φυτά σαν μικρές ηλεκτρικές γεννήτριες, οι επιστήμονες ανέπτυξαν ειδικές συσκευές οι οποίες ονομάζονται μικροβιακές κυψέλες καυσίμου και τοποθετούνται μέσα στο χώμα, κοντά στις ρίζες. Ετσι, καθώς τα μικρόβια μεταβολίζουν την οργανική ύλη, τα παραγόμενα ηλεκτρόνια οδηγούνται στην άνοδο της κυψέλης, ώστε στη συνέχεια μέσα από εξωτερικό κύκλωμα να καταλήξουν στην κάθοδο της συσκευής. Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα 24 ώρες το 24ωρο. Η ιδέα ανήκει στον Bert Hamelers, πρώην αναπληρωτή καθηγητή στο Wageningen και διευθυντή σήμερα του ολλανδικού ινστιτούτου Wetsus, το οποίο ειδικεύεται στην έρευνα τεχνολογιών εξοικονόμησης νερού.
Ο Hamelers πρωτοπαρουσίασε την ιδέα σε άρθρα του σε επιστημονικά περιοδικά το 2008, μέσα από τα οποία έδειχνε ότι θα μπορούσε να λειτουργήσει στην πράξη. Για να εφαρμοσθεί, η Ευρωπαϊκή Ενωση χρηματοδοτεί από το 2008 το πρότζεκτ PlantPower, μέσω του οποίου μια κοινοπραξία ιδρυμάτων από τη Γηραιά Ηπειρο αναπτύσσει μικροβιακές κυψέλες καυσίμου για την παραγωγή ρεύματος από τα φυτά. Στο μεταξύ, ήδη από το 2009 η τεχνολογία έχει πατενταρισθεί από την εταιρεία Plant-e, που ιδρύθηκε τότε από το Wageningen και στην οποία επικεφαλής είναι ο David Strik, λέκτωρ στο ολλανδικό πανεπιστήμιο. Τα πειράματα που έχουν γίνει μέχρι σήμερα έχουν αποδείξει πως οι κυψέλες μπορούν να χρησιμοποιηθούν οπουδήποτε αναπτύσσονται φυτά. Παράλληλα, επειδή η μέθοδος βασίζεται σε μία φυσική διαδικασία, είναι ασφαλής τόσο για τα φυτά όσο και για το περιβάλλον. Εξίσου σημαντικό είναι όμως ότι η παραγωγή ρεύματος δεν επηρεάζει την ταχύτητα ανάπτυξης των φυτών.
Σε ταρατσόκηπο
Προς το παρόν, η μόνη πιλοτική δοκιμή έχει γίνει στην οροφή του Ινστιτούτου Οικολογίας του David Strik, όπου από το καλοκαίρι του 2011 βρίσκεται εγκατεστημένος ένας ταρατσόκηπος με μικροβιακές κυψέλες, με τις επόμενες δοκιμές να προγραμματίζονται για το 2014. Πάντως, η παραγωγή ενέργειας από φυτά δεν μπορεί να συγκριθεί σε απόδοση με τα φωτοβολταϊκά πάνελ, αφού υπολογίζεται ότι χρειάζεται μία έκταση 15 τετρ. μέτρων για τη φόρτιση ενός φορητού υπολογιστή. Το σημαντικό, ωστόσο, είναι ότι η ηλεκτροπαραγωγή έρχεται να συμπληρώσει τη χρησιμότητα που έχει μια καλλιέργεια.
Ετσι, για παράδειγμα, θα προσθέσει ένα ακόμη πλεονέκτημα σε αυτά που ούτως ή άλλως έχουν οι ταρατσόκηποι, όπως ότι βελτιώνουν τη θερμομόνωση και την ηχομόνωση ενός κτιρίου, ενώ λειτουργούν και σαν μικροί «πνεύμονες» οξυγόνου.
Το ίδιο ισχύει και για την εφαρμογή της τεχνολογίας σε μεγαλύτερη κλίμακα, αφού μπορεί να αξιοποιηθεί και σε υγρότοπους ή ορυζώνες, όπου η παραγωγή ρεύματος θα συνδυάζεται με την παραγωγή τροφής.
Η αμερικανική τεχνική ηλεκτροπαραγωγής
Εκτός από τους Ολλανδούς επιστήμονες, πολλές ακόμη ερευνητικές ομάδες σε όλο τον κόσμο προσπαθούν να βρουν τρόπους για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από φυτά. Το σημαντικότερο κίνητρο όλων αυτών των ομάδων είναι το γεγονός ότι με τη φωτοσύνθεση σχεδόν κάθε φωτόνιο της ηλιακής ακτινοβολίας παράγει ένα ηλεκτρόνιο, τη στιγμή που η αντίστοιχη απόδοση των φωτοβολταϊκών πάνελ δεν ξεπερνά το 17%. Στους φυτικούς οργανισμούς, η απελευθέρωση των ηλεκτρονίων προκαλείται από τη διάσπαση μορίων νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο, και τα παραγόμενα ηλεκτρόνια χρησιμοποιούνται για τον σχηματισμό υδατανθράκων.
Ακολουθώντας εντελώς διαφορετική λογική, Αμερικανοί επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Georgia έχουν αναπτύξει μία τεχνική για να διακόπτουν τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, ώστε να δεσμεύουν τα ηλεκτρόνια πριν από τον σχηματισμό των υδατανθράκων. Γι’ αυτό τον σκοπό, παρεμβαίνουν στα θυλακοειδή, τους σχηματισμούς στους χλωροπλάστες που ευθύνονται για την αποθήκευση της ενέργειας. Οι επιστήμονες τροποποιούν κατάλληλα τις πρωτεΐνες αυτών των σχηματισμών και κολλούν πάνω στα θυλακοειδή νανοσωλήνες άνθρακα, μέσω των οποίων τα ηλεκτρόνια εκτρέπονται στο εξωτερικό κύκλωμα.
Βέβαια, σε αντίθεση με την τεχνολογία του ολλανδικού Πανεπιστημίου του Wageningen, η συγκεκριμένη μέθοδος συνεπάγεται τη δραστική τροποποίηση των λειτουργιών των φυτικών οργανισμών, κάτι που σημαίνει πως τα τροποποιημένα φυτά θα προορίζονται αποκλειστικά για ηλεκτροπαραγωγή. Πάντως, σε πρόσφατο άρθρο τους στην επιθεώρηση Journal of Energy and Environmental Science, οι επιστήμονες αναφέρουν πως τα πειράματά τους έδειξαν πως το ρεύμα που δημιουργείται έχει δύο τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη ένταση από ό,τι είχαν πετύχει μέχρι σήμερα άλλοι ερευνητές.
Ετσι, αν και προειδοποιούν πως θα χρειαστούν αρκετά ακόμη χρόνια για να τελειοποιήσουν την τεχνολογία, «θεωρούμε ότι ανοίγει ο δρόμος ώστε κάποια στιγμή στο μέλλον να γίνει ανταγωνιστική των συμβατικών φωτοβολταϊκών πάνελ», αναφέρει στο σάιτ του Πανεπιστημίου της Georgia, ο Ramaraja Ramasamy, αναπληρωτής καθηγητής και επικεφαλής της έρευνας.