Cercetătorii MIT au anunțat crearea primelor plante bionice, plante a căror structură celulară a fost augmentată cu nanomateriale pentru a le îmbunătăți funcțiile sau a crea noi posibilități de valorificare. Plantele au o mulțime de funcții utile, ne asigură hrană, oxigen și combustibil, iar noua tehnologie ar putea deschide calea pentru o gamă de biomateriale hibride care să fie utilizate în colectarea energiei solare, materiale care se repară singure sau detectori pentru substanțe poluante și infecții bacteriene.

Fotosinteza este procesul fundamental care asigură sintetizarea substanțelor organice cu ajutorul luminii solare, dar nu este și cea mai eficientă metodă. Plantele nu absorb lumina verde, de aici și culoarea majorității frunzelor, și nici spectrul infraroșu, respectiv căldura solară. Se estimează că fotosinteza utilizează maxim 10% din lumina solară care ajunge pe suprafața frunzei.

Cercetătorii susțin că, adăugând nanotuburi de carbon în cloroplast, locul unde se produce fotosinteza, au reușit să crească eficiența absorbției de energie solară cu 30%. Ideea a pornit de la încercările de a produce celule solare care să se repare singure asemeni celulelor unei plante. Ulterior, cercetătorii au încercat să îmbunătățească procesul de fotosinteză din cloroplast pentru o posibilă utilizare în panouri solare.

Nanotuburile de carbon acționează ca antene artificiale care permit cloroplastului să capteze lungimi de undă ale luminii în afara spectrului normal pentru plante, cum ar fi ultraviolet, verde și aproape de infraroșu. În testele de laborator pentru producerea de celule solare, tehnologia a îmbunătățit fotosinteza cu 49%, dar cloroplastul nu supraviețuiește în afara plantei decât câteva ore.

În afara experimentelor efectuate pentru producerea de panouri solare, cercetătorii au încorporat nanotuburi în plante din specia Arabidopsis thaliana și au constatat că fluxul de electroni în cadrul procesului de fotosinteză s-a îmbunătățit cu 30%. Studiul nu a reușit să determine cum afectează aceste schimbări producerea de „combustibili” chimici, cum ar fi glucoza.

Într-un alt experiment, plantele de Arabidopsis thaliana au fost transformate în senzori chimici prin injectarea de nanotuburi de carbon care pot detecta oxidul de azot, un poluant atmosferic. Cercetătorii susțin că, în viitor, folosirea nanotuburilor de carbon în plante ar putea ajuta la dezvoltarea unor senzori care să detecteze în timp real substanțe chimice care sunt prezente în concentrații foarte mici și ar fi greu de stabilit cu alte metode. Adaptând senzorii la diverse ținte, ar putea fi create plante care să detecteze poluarea ambientală, pesticidele sau expunerea la bacterii toxice.

Pentru moment, studiile sunt încă în stadiul incipient și, probabil, vor mai trece mulți ani până când aceste plante bionice să părăsească laboratoarele de cercetare și să se dovedească utile în viața de zi cu zi.

Sursă: MIT