Clorofila, o sursă ieftină de energie

În anul 1976, dr. Joseph Katz, de la Aragon Nat., statul Illinois, SUA, a realizat o “frunză artificială”, eveniment consemnat în presă și sinonim cu fotosinteza artificială.

În fond a fost vorba de o pilă electrică, bazată pe una dintre etapele fotosintezei și anume pe cea în care fotonii lovesc clorofila determinând eliberarea de electroni. Descoperirea reprezintă o sursă de energie ieftină, pornind de la apă și clorofilă, precum și o sursă de hidrogen, socotit combustibilul ideal. Totodată reprezintă un pas important spre sinteza artificială de substanțe organice (glucide și lipide).

Fotosinteza este procesul prin care, folosind lumina ca sursă de energie, plantele sintetizează, pornind de la carbonul provenit dintr-o substanță anorganică simplă (dioxidul de carbon) substanțe organice complexe. Operațiunile se desfășoară în organitele specializate ale celulei, numite cloroplaste, care conțin pigmentul verde indispensabil acțiunii - clorofila. Procesul este extrem de complex. În prima fază a fotosintezei clorofila absoarbe fotoni din radiația luminoasă și eliberează, în schimb, un număr echivalent de electroni. Acești electroni duc la formarea unor enzime necesare în următoarele etape ale fotosintezei. Clorofila, își recuperează electronii din moleculele de apă, într-un proces numit fotoliza apei, realizat cu participarea uneia dintre enzimele formate anterior și catalizat de structuri oxido-reducătoare ce conțin atomi de mangan și calciu. Moleculele de apă sunt scindate în ioni de hidrogen și oxigen; hidrogenul participă la reacțiile chimice care duc la formarea moleculelor de ATP, iar oxigenul este eliberat în atmosferă și folosit de nenumărate organisme pentru respirației.

În cea de-a doua fază plantele absorb din atmosferă dioxid de carbon și, cu ajutorul unei armate de enzime, într-un lanț de operațiuni complicate, construiesc, din carbonul extras din CO2, carbohidrați ca zaharoza sau amidonul, iar pornind de la ele, alte şi alte substanţe organice.

Ceea ce e extraordinar la acest proces este eficiența lui: aproape nimic nu se pierde, ciclurile biochimice funcționează cu o viteză și cu o exactitate ce par neverosimile, enzimele sunt reciclate și se regenerează permanent.

Fotosinteza e un fenomen care, deși studiat până la cele mai ascunse intimități la care s-a putut ajunge cu analiza păstrează încă un aer de miracol.

Recent, o echipa de cercetători de la Massachusetts Institute of Technology (MIT), condusă de profesorul Daniel G. Nocera, a anunțat că a obținut ceea ce ei numesc prima "frunză artificială": un mini-panou solar, de mărimea unei cărți de joc, din material semiconductor ieftin, acoperit cu compuși catalizatori și care, scufundat în apă, imită fotosinteza cu mare eficiență, este stabil și rezistent la uzură.

{youtube}o8wW9x2T0OE{/youtube}