Zonnecellen zijn tien keer efficiënter in het produceren van energie dan planten. Het vergelijken van die twee levert aanknopingspunten voor verbetering van fotosynthese in planten, zo beweren wetenschappers.
Een Amerikaans team van scheikundigen, natuurkundigen, biologen en andere wetenschappers maakten, naar eigen zeggen, voor het eerst een eerlijke vergelijking tussen de natuurlijke en de technische manier om zonne-energie te oogsten. In de wapenwedloop om de beste energieproducent heeft de zonnecel op dit moment een grote voorsprong op fotosynthese.
Fotosynthese
De onderzoekers zien echter nog voldoende mogelijkheden voor het optimaliseren van energieproductie met planten, zo blijkt uit de resultaten die zij deze week in Science publiceren. Zij omschrijven in het artikel de belangrijkste knelpunten voor efficiënte fotosynthese en hoe dat volgens hen beter kan. Op die manier kunnen beide methoden elkaar aanvullen, zo stellen zij.
‘Ik probeer robots te ontwikkelen die ook echt een nieuwe stap maken’
Hoe werkt vliegen? Dat lijkt een simpele vraag, maar voor luchtvaarttechnicus en bioloog David Lentink is het een levenslange zoektocht.
Een van de knelpunten voor efficiëntie is bijvoorbeeld dat de hoeveelheid pigment, wat het licht verzamelt en samenbrengt, dat in plantencellen zit beperkt is. Daardoor zit er een maximum aan de capaciteit om binnenkomend licht te gebruiken. Een blad in de volle zon verliest zo al snel 80 procent van de beschikbare energie. De efficiëntie neemt daardoor af naarmate de lichtintensiteit toeneemt. Bij zonnecellen neemt de energieproductie juist lineair toe met de lichtintensiteit.
Golflengte
Daarnaast zet een plant met twee systemen lichtenergie om in chemische verbindingen. Beide systemen gebruiken licht met vrijwel dezelfde golflengte, waardoor volgens de onderzoekers concurrentie binnen de cel plaatsvindt. Volgens hen halveert dat de efficiëntie. Een uitdagende aanpassing zou volgens hen zijn om een van de systemen zo aan te passen zodat het een breder lichtspectrum gebruikt.
Volgens de onderzoekers is het gebrek aan efficiëntie deels te verklaren doordat voortplantingssucces en niet biomassaproductie door fotosynthese de belangrijkste evolutionaire factor is. Zij zien daarom kansen om planten te veredelen op basis van energie-efficiënte, in plaats van bijvoorbeeld smaak, zoals dat bij voedselgewassen het geval was.
Maartje Mulders
