Den Forschern des Nationalen Zentrums für wissenschaftliche Forschung (CNRS) ist es gelungen, die chemische Energie der Photosynthese in elektrische Energie umzuwandeln. Diese neue Strategie könnte es ermöglichen, aus der Solarenergie umweltfreundlich Elektrizität zu gewinnen. Diese Biobatterie könnte auch medizinische Anwendungen finden. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Analytical Chemistry veröffentlicht.
Bei der Photosynthese werden CO2 und H2O bei Lichteinstrahlung durch chemische Reaktionen der Pflanzen in Glucose und O2 umgewandelt. Die Forscher des Forschungszentrums Paul Pascal des CNRS haben eine Biobatterie entwickelt, die auf der Basis der beiden Produkte der Photosynthese (Glucose und O2) funktioniert, und die aus zwei durch Enzyme modifizierten Elektroden besteht. Diese Batterie wird in eine lebende Pflanze (hier einem Kaktus) eingefügt.
Dank dieser auf O2 und Glucose empfindlich reagierenden Elektroden, ist es den Forschern gelungen, die Photosynthese in Echtzeit in vivo zu untersuchen. Sie konnten einen Anstieg des Stromflusses beim Einschalten einer Lampe und eine Verminderung beim Ausschalten beobachten. Sie haben auch zum ersten Mal die Veränderung der Glucose in Echtzeit beobachtet. Diese Methode eröffnet neue Wege zum besseren Verständnis der Mechanismen der Photosynthese.
Die Forscher konnten ebenfalls nachweisen, dass eine in einen Kaktus integrierte Biobatterie eine Leistung von 9 mW pro cm2 erzeugen kann. Da der Wirkungsgrad proportional zur Intensität des Lichts ist, beschleunigt ein verstärkter Lichteinfall die Produktion von Glucose und O2, wodurch mehr Brennstoff erzeugt wird, um die Biobatterie zu betreiben. In ferner Zukunft könnte dieses Verfahren eventuell eine neue Strategie darstellen, um Solarenergie umweltfreundlich in Elektrizität umzuwandeln.
Neben diesem Ergebnis bestand das eigentliche Ziel dieser Arbeiten in der Entwicklung einer Biobatterie für medizinische Anwendungen. Diese würde unter der Haut (in vivo) autonom funktionieren, indem sie die chemische Energie aus dem in den physiologischen Flüssigkeiten natürlich vorkommenden Glucose-Sauerstoff-Paar schöpft. Sie könnte somit implantierte medizinische Objekte, wie z.B. autonome Sensoren unter der Haut zur Messung des Glucosewertes bei Diabetes-Patienten, versorgen.