Čarobni grah: energiju spremaju u biljke s elektronskim korijenjem

Da biljke mogu pohranjivati energiju poznata je stvar. Dr. Eleni Stavrinidou, izvanredna profesorica i glavna istraživačica u skupini Electronic Plants Group u Laboratoriju za organsku elektroniku Sveučilišta u Linköpingu još je 2015. pokazala da se sklopovi mogu izraditi u vaskularnom tkivu ruža.

Od reznica do netaknutih biljaka

Vodeći polimer PEDOT apsorbirao je vaskularni sustav biljke kako bi se formirali električni vodiči koji su se koristili za izradu tranzistora. U kasnijem radu 2017. pokazala je i da se konjugirani oligomer ETE-S može polimerizirati u biljci i formirati vodiče koji se mogu koristiti za pohranu energije.

Biohibridna biljka s elektronskim korijenom (Thor Balkhed/LiU)
Biohibridna biljka s elektronskim korijenom (Thor Balkhed/LiU)

“Prije smo radili s biljnim reznicama, koje su bile u stanju preuzeti i organizirati provođenje polimera ili oligomera. Međutim, biljne reznice mogu preživjeti samo nekoliko dana, a biljka više ne raste. U ovoj novoj studiji koristimo netaknute biljke, obični grah (Phaseolus vulgaris) uzgojen iz sjemena i pokazujemo da biljke postaju električno provodljive kada se zalijevaju otopinom koja sadrži oligomere”, objašnjava dr. Stavrinidou.

Vodljivi film od polimera

Istraživači su koristili trimer, ETE-S, polimeriziran prirodnim procesom u biljci. Na korijenu biljke formira se vodljivi film od polimera, što uzrokuje da cijeli korijenski sustav funkcionira kao mreža lako dostupnih vodiča.

Elektronska funkcionalizacija korijena biljaka
Elektronska funkcionalizacija korijena biljaka

Korijenje biljke graha ostalo je električno vodljivo najmanje četiri tjedna, s vodljivošću u korijenu od približno 10 S/cm (Simens po centimetru).

Čuvanje energije

Istraživači su istraživali mogućnost korištenja korijena za pohranu energije pa su izradili superkondenzator na bazi korijena u kojem su korijeni funkcionirali kao elektrode tijekom punjenja i pražnjenja.

Fotografije biljke graha prije, tijekom i nakon funkcionalizacije s ETE-S
Fotografije biljke graha prije, tijekom i nakon funkcionalizacije s ETE-S

“Superkondenzatori temeljeni na vodljivim polimerima i celulozi su ekološki prihvatljiva alternativa za pohranu jeftine i skalabilne energije”, kaže Stavrinidou.


Superkondenzator koji se temelji na korijenu radio je dobro i mogao je pohraniti 100 puta više energije od prethodnih eksperimenata sa superkondenzatorima u stabljikama biljaka. Uređaj se također može koristiti dulje vrijeme jer su biljke graha u pokusima nastavile živjeti i napredovati.


Elektrokemijska svojstva p(ETE-S) korijena i korijenski superkondenzator
Elektrokemijska svojstva p(ETE-S) korijena i korijenski superkondenzator

“Biljka razvija složeniji korijenski sustav, ali inače nije pogođena: nastavlja rasti i proizvodi grah”, uvjerava nas Eleni Stavrinidou.

Vrlo značajni rezultati

Rezultati, objavljeni u znanstvenom časopisu Materials Horizons, vrlo su značajni, ne samo za razvoj održivog skladištenja energije, već i za razvoj novih biohibridnih sustava, poput funkcionalnih materijala i kompozita. Elektronički korijeni također su veliki doprinos razvoju besprijekorne komunikacije između elektroničkih i bioloških sustava.