Aanknopingspunten voor ontwikkeling efficiënte bio-zonnecellen

0
572

De twee systemen in planten die zonlicht absorberen kunnen elkaars functie overnemen en wisselen zo gedrag met elkaar uit. Tot nu toe was de gedachte juist dat beide systemen altijd functioneel verschillend zijn. Dit verschijnsel, waarbij een eiwit tussen verschillende functies kan schakelen, is uniek.

Dat schrijven onderzoekers van de Vrije Universiteit Amsterdam en de Rijksuniversiteit Groningen in een artikel dat deze week is verschenen in het wetenschappelijk tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.

Het onderzoek biedt aanknopingspunten voor de ontwikkeling van efficiënte bio-zonnecellen. Het onderzoek is mede mogelijk gemaakt door een financiële bijdrage van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO).

Lichtoogstende complexen werken als satellietschotels
Planten gebruiken zonlicht om zichzelf van energie te voorzien. Dit proces, fotosynthese genaamd, begint met de efficiënte absorptie van zonlicht. Dat gebeurt door twee types ‘lichtoogstende complexen’ die als satellietschotels werken. Deze complexen zijn qua structuur en samenstelling bijna identiek maar functioneel verschillend. Beide complexen absorberen namelijk licht van een andere golflengte en dus licht met een verschillende hoeveelheid energie. Hierdoor kunnen bijvoorbeeld bladeren die weinig zonlicht krijgen toch overleven. De omgeving beïnvloedt namelijk welk van beide complexen de overhand heeft in een bepaald deel van de plant. Dit kan worden vergeleken met twee stoplichten die ieder tussen verschillende kleuren schakelen, waarbij het ene stoplicht meer op groen staat en het andere meer op rood, afhankelijk van de lokale verkeersdrukte.

Algemene eiwitstructuur vertegenwoordigt beide complexen
De onderzoekers hebben waargenomen dat beide complexen veel meer op elkaar lijken dan voorheen werd aangenomen. Je kunt zelfs van een algemene eiwitstructuur uitgaan die beide complexen vertegenwoordigt. De lokale omgeving, zoals de hoeveelheid zonlicht, bepaalt op welke van de twee complexen het eiwit lijkt. Het is zeer waarschijnlijk dat deze eigenschap op dezelfde manier in veel andere belangrijke biologische processen plaatsvindt. Deze ontdekking heeft dus een grote invloed op ons begrip hoe biologische systemen werken.

Planten nabootsen in bio-zonnecellen
Onderzoeker en eerste auteur van het artikel Tjaart Krüger: “Ons onderzoek biedt fundamentele kennis over hoe planten heel efficiënt zonlicht absorberen en dit opslaan als brandstof. Planten doen dat veel efficiënter dan de huidige zonnecellen. Om de opslag van zonne-energie in zonnecellen te optimaliseren zou je de manier waarop planten energie uit zonlicht opslaan willen nabootsen in bio-zonnecellen. De kennis uit ons onderzoek draagt bij aan de ontwikkeling van dergelijke toepassingen.”