Pesquisadores da Ruhr-Universität Bochum descobriram porque os bioeletrodos contendo o complexo de proteínas da fotossíntese fotossistema I não são estáveis ​​a longo prazo. Esses eletrodos podem ser úteis para converter energia luminosa em energia química de uma forma ambientalmente correta. Contudo, as proteínas, que são estáveis ​​por natureza, não são funcionais em sistemas semi-artificiais a longo prazo porque moléculas reativas são formadas que danificam o fotossistema I.

A equipe em torno do Dr. Fangyuan Zhao, O Dr. Felipe Conzuelo e o Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann do Centro de Ciências Eletroquímicas, juntamente com colegas da cadeira Bochum de Bioquímica Vegetal, descrevem os resultados na revista Nature Communications .

Tecnologia promissora:Bioeletrodos

Felipe Conzuelo descreve os antecedentes do projeto de pesquisa:“A sociedade enfrenta o grande desafio de ter que encontrar formas mais sustentáveis ​​de conversão e armazenamento de energia”. Aqui é importante entender os processos que atualmente ainda limitam a vida útil de técnicas promissoras. "Porque esta é a única maneira de desenvolver soluções estáveis ​​no futuro, "Fangyuan Zhao acrescenta.

Técnicas promissoras incluem eletrodos nos quais o fotossistema I é embutido em um polímero contendo ósmio. Quando a proteína fotossintética é ativada pela luz, ele pode separar cargas positivas e negativas de forma muito eficiente. Este gradiente de carga pode servir como fonte de energia, por assim dizer, e impulsionar processos adicionais.

As espécies reativas de oxigênio limitam a vida útil

"O fotossistema I não só funciona de forma eficiente, mas também ocorre na natureza em grandes quantidades, o que o torna interessante para sistemas semi-artificiais de conversão de energia ", explica Felipe Conzuelo. Contudo, se o bioeletrodo opera em um ambiente contendo oxigênio, sofre danos a longo prazo.

Os cientistas de Bochum usaram a chamada microscopia eletroquímica de varredura para observar os processos na superfície do eletrodo. Nesta superfície, o fotossistema I está embutido em um polímero contendo ósmio. Eles observaram quais moléculas são formadas na superfície do eletrodo quando ele é exposto à luz. Para fazer isso, eles expuseram o sistema a diferentes concentrações de oxigênio.

Verificou-se que a irradiação com luz produzia espécies reativas de oxigênio e peróxido de hidrogênio, o que pode danificar o fotossistema I a longo prazo. "Com base em nossos resultados, parece aconselhável projetar bioeletrodos com fotossistema I para que possam operar em um ambiente livre de oxigênio ", Conclui Conzuelo.