Een recent onderzoek van Concordia University is een belangrijke stap richting schonere energie. Het is mogelijk gebleken om een enzym zo te prepareren dat het energie niet enkele minuten, maar enkele uren kan opslaan. Dit blijkt uit een studie gepubliceerd in het Journal of The American Chemical Society.
Assistent-professor László Kálmán en studenten Sasmit Beshmukh en Kai Tang werken met een enzym uit een bacterie. Dit enzym is erg goed in het opslaan van zonne-energie. Licht zorgt voor een gescheiden lading in het enzym, waarbij één uiteinde negatief en het andere uiteinde positief wordt geladen, ongeveer zoals in een batterij.
Behoud van energie
In de natuur wordt de energie meteen verbruikt, maar Kálmán’s onderzoeksgroep heeft nu een manier gevonden om de duur te verlengen van de tijd waarin de lading gescheiden in het enzym zit. "We moesten een situatie creëren waarin de elektrische ladingen niet terug kunnen of willen, en dat hebben we gedaan in dit onderzoek", aldus Kálmán.
Aanpassen van het enzym
Door het toevoegen van verschillende moleculen konden Kálmán en zijn collega’s de vorm van het enzym veranderen en zo de levensduur van de elektriciteitsopslag verlengen. Normaliter is het enzym perfect gepositioneerd in het buitenste membraan van de cel. Hierdoor kan de elektrische lading snel zijn weg vinden. Maar als het membraan is opgebouwd uit verschillende soorten moleculen, zoals in Kálmán’s experimenten, treedt er een verschil op in de vorm van het membraan en het enzym wat daarin zit.
Sportauto in een dik pak sneeuw
Door de veranderde vorm is het voor het enzym moeilijker om snel de lading kwijt te raken. "Wat we doen is te vergelijken met het plaatsen van een raceauto op een weg met een dik pak sneeuw", zegt Kálmán. Door de veranderde condities van de omgeving komt de raceauto nog maar met moeite vooruit. Dit is ruwweg wat er ook gebeurt binnen zo’n cel.
Groene batterij
Dit soort technieken leveren natuurlijke batterijen op die CO2-neutraal zijn en enkel zonlicht, koolstofdioxide en water gebruiken; alledrie ruim vertegenwoordigd op aarde. Eerste toepassingen die Kálmán noemt zijn bio-batterijen voor in het menselijk lichaam. Bijvoorbeeld gebruikt in kleine apparaatjes die een patiënt van binnen kan monitoren na een operatie. Omdat dit soort batterijen geen giftige stoffen bevatten, vormen ze een veilig alternatief voor traditionele batterijen.
Dat is volgens Kálmán nog wel toekomstmuziek, maar deze ontwikkeling is zeker een goede eerste stap. Hopelijk kan dit onderzoek nog tot prachtige toepassingen leiden in de niet al te verre toekomst.
bron: Concordia University