VIDEO: Bakterid päästaksid päikesepaneelide tuleviku ({{commentsTotal}})

Foto: ERR

Portaalis teadus.err.ee on käimas videode- ja artiklitesari, kus eesti noored teadlased tutvustavad oma maailmamuutvaid teadussaavutusi. Tartu ülikooli füüsika doktorant Mihkel Pajusalu (28) uurib purpurbakterite antennikomplekse. Need üliväikesed nanomasinad koguvad päikesevalgust ja muundavad selle energia fotosünteesiks vajalike keemiliste reaktsioonide läbiviimiseks sobivale kujule. Neid mikroskoopilisi aparaate võib võrrelda päikesepaneelidega, mis suurel hulgal koos töötades varustavad bakterirakkude keemiatehaseid energiaga, võimaldades nii toota kõike nende eluks vajalikku. 

Maakera ajaloos on esinenud palju massilisi väljasuremisi, kuid liikide arvukus on alati taastunud ja kasvanud. Seega on loodus väga paljud inimkonda rusuvad mured juba üle elanud ja ära lahendanud ning loodusest võiks otsida lahendusi ka meie probleemidele.

Bakterid tungivad tehnoloogiasse
"Praeguste päikesepaneelide probleemiks on see, et kuigi suudetakse toota väga efektiivseid päikesepaneele, põhinevad need üsna haruldastel ressurssidel, mida on juba praegu keeruline Maa pealt saada, ja see tekitab ka poliitilisi konflikte, kuna riigid proovivad paneelide tootmises monopoli saavutada,“ selgitab Pajusalu. "Bakteri puhul on see eelis, et kui me saame panna selle midagi tootma, siis saame sellest väga odavalt peaaegu lõpmatu arvu koopiaid luua.“ Päikesepaneelide loogikale sarnanevaid nanomasinaid kasutab loodus laialt. Bakteritelt õpitud võimalusi kasutades saaks näiteks luua paremaid ja odavamaid päikesepaneelevõi isegi kasutada baktereid kvantarvutite tootmises. 

Purpurbakterites on väga regulaarsed antennikompleksid, millest saaks palju õppida. Need samad kompleksid töötaksid ka kohe päikesepaneelidena, ent nende häda on selles, et nad riknevad kiiresti. Tuleb leida viise neid tööle panna nii, et ka eluiga pikk oleks. 

Antennikompleks on lähedalt vaadates korrapärane ja sümmeetriline rõngas. Nanotasemel ei sõltu protsessid ainult sellest, milliste molekulide tegu on, vaid ka nende asetsemisest üksteise suhtes. Paigutades molekule omavahel ümber, on võimalik tekitada olukord, kus nad saavad neelata oluliselt rohkem ja erinevama energiaga valguslaineid. Lihtsustatult on efekt selles, et õigesti kokku paigutades saame nad sünkroonis võnkuma. Nagu pendlitega – kui panna pendlid üksteisele vastakuti võnkuma on summaarne võnkumine nullis, aga kui panna nad võnkuma koos, on summaarse võnkumise energia kahekordne võrreldes ühe pendli võnkumisega.

Põldude purpurne tulevik
Miks on põllud just rohelist värvi? Pajusalu leiab, et tõenäoliselt pärineb see sellest ajast, kui ookeanides domineerisid bakterid. Ainuke nišš, kus said elada taimede eellased, oli see, mis bakteritest üle jäi. Värv purpur tähendabki seda, et neelatakse ära roheline värv, mida taimed fotosünteesiks ei kasuta ja mille ülejäägi tõttu taimelehed rohelised on. Tegelikult võiksid põllud olla peaaegu musta värvi kui taimed purpurbakteritest õpitu põhjal ka rohelise valguse ära neelaks.

Eriti kasulik oleks see vertikaalfarmides, kus päikesevalguse hulk, mis taimele langeb, on väiksem. Kui taim oleks musta värvi, suudaks ta valgust paremini neelata, isegi kui ta seda vähem kätte saab. Põllud võtaksid enda alla väiksema pindala ja maakera ruum oleks efektiivsemalt kasutatud.

"Selle jaoks tulebki purpurbaktereid uurida – kui me teaks, kuidas asjad eluslooduse nanotasemel töötavad, saaksime välja mõelda, milliste omadustega valk või organism oleks meile vajalik. Siis saaksime mõnes olemasolevas teha sobivad muudatused ja luua midagi meile kasulikku,“ selgitab Pajusalu oma uurimistöö tagamaid.



ERR kasutab oma veebilehtedel http küpsiseid. Kasutame küpsiseid, et meelde jätta kasutajate eelistused meie sisu lehitsemisel ning kohandada ERRi veebilehti kasutaja huvidele vastavaks. Kolmandad osapooled, nagu sotsiaalmeedia veebilehed, võivad samuti lisada küpsiseid kasutaja brauserisse, kui meie lehtedele on manustatud sisu otse sotsiaalmeediast. Kui jätkate ilma oma lehitsemise seadeid muutmata, tähendab see, et nõustute kõikide ERRi internetilehekülgede küpsiste seadetega.
Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: