De manier waarop we licht produceren is verrassend weinig veranderd sinds Thomas Edison in 1879 de eerste gloeilamp ontwikkelde.

De LED-lamp heeft recentelijk de elektriciteitskosten aanzienlijk verlaagd, maar ze gebruiken nog steeds dezelfde energiebron en blijven bijdragen aan de opwarming van de aarde, aangezien de meeste elektriciteit nog steeds afkomstig is van de verbranding van fossiele brandstoffen.

We hebben een nieuwe methode nodig om licht te produceren dat in plaats van conventionele elektriciteit gebruik maakt van de eigen energie van de natuur.

In de VS doen enkele toegewijde onderzoekers al enkele jaren onderzoek naar bioluminescente algen, maar ze hebben nooit met succes het hele bioluminescente systeem in de algen in kaart gebracht. Aan de Technische Universiteit van Denemarken (DTU), we doen het eerste Deense onderzoek op dit gebied, en het laat zien dat bioluminescente organismen op een dag onze steden in een turkoois blauw licht zouden kunnen verlichten.

Er zijn echter enkele duidelijke uitdagingen die moeten worden opgelost voordat dit een realiteit wordt. Mogelijk moeten we genen overdragen van bioluminescente organismen naar andere groene organismen, misschien hogere planten die beter licht kunnen uitstralen.

Microalgen verlichten het donker

Algen komen overal op het land en in de zee voor, en zijn enorm belangrijk voor het leven zoals wij dat kennen.

Veel mensen associëren algen met zeewier (macroalgen), maar in feite zijn de meeste algen micro-algen. Deze algen zijn zo klein dat je ze alleen door een microscoop kunt zien.

Sommigen van hen, zogenaamde dinoflagellaten, 's nachts een sterk blauw licht uitstralen. Dit fenomeen staat bekend als bioluminescentie, waarbij levende organismen licht produceren via chemische reacties.

Je kunt het zelf zien op bepaalde tijden van het jaar in warmere klimaten, rond de evenaar van Brazilië tot Australië.

Twee moleculen ontmoeten elkaar en produceren licht

Hoewel mensen dit fenomeen al meer dan 2 jaar in de oceaan hebben waargenomen, 500 jaar, we weten nog verrassend weinig over de betrokken algen en hoe ze licht produceren.

De algen zenden een blauw licht uit wanneer ze worden geschud. Zoals, wanneer een roofdier zwemt door een stroming te creëren, of wanneer de algen worden getroffen door golven in kustwateren.

Twee moleculen zijn bijzonder belangrijk voor de productie van licht:luciferase (een enzym) en luciferine (een molecuul dat wordt geproduceerd door fotosynthese).

Als algen een storing registreren, een keten van cellulaire chemische processen wordt in gang gezet waardoor de pH daalt. Dit activeert de luciferase-enzymen, die binden aan de luciferine en energie overdragen aan de luciferine via een proces dat bekend staat als oxidatie. Het is het vrijkomen van energie uit luciferine die we zien als blauw licht.

Het is tot nu toe alleen theoretisch aangetoond en niet door experiment.

Biologische zonnecel en levende lamp in hetzelfde organisme

De bioluminescente algen hebben energie nodig om licht uit te stralen, net als je bedlampje dat op een stopcontact wordt aangesloten om toegang te krijgen tot elektriciteit. algen echter halen hun energie uit een andere bron:de zon.

Ze gebruiken zonlicht om via fotosynthese energie te produceren om een ​​hele reeks processen op celniveau uit te voeren.

Je kunt je algen voorstellen als kleine individuele lampen, aangedreven door een zonnecel. Ze 'laden' zich overdag op, zodat ze de hele nacht hun blauwe licht kunnen uitstralen.

Er zijn een aantal bioluminescente dieren, schimmels, en bacteriën. Ze hebben allemaal voedsel nodig om energie te produceren die nodig is om te verlichten. Algen maken gebruik van zonlicht en koolstofdioxide (CO2):twee onuitputtelijke, milieuvriendelijk, CO2-neutrale energiebronnen.

Duurzame steden met levend licht

We gebruiken een groot deel van de elektriciteit om onze huizen te verlichten, wegen, parkeergarages enzovoort. Deze elektriciteit komt grotendeels van de verbranding van fossiele brandstoffen, die de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer verhoogt en de opwarming van de aarde stimuleert. Daarom, we hebben een duurzamere lichtbron nodig.

Microalgen groeien in zout water, maar zolang ze in een gesloten bak groeien kunnen ze als biologische lamp fungeren, die als lampen kunnen worden gebruikt om onze steden te verlichten, winkelruiten, gebouwen, wegen, en parkeerterreinen.

Bioluminescente algen zijn de eerste fase in de ontwikkeling van biologisch licht, maar er zijn enkele duidelijke uitdagingen bij het gebruik van algen in een lamp. Algen moeten in beweging worden gebracht voordat ze oplichten, wat problematisch is bij een lamp. Bovendien, ze branden slechts voor een relatief korte periode vanwege energiebeperking.

Meer onderzoek nodig om biolampen te ontwikkelen

Om biologische lampen te maken die de hele nacht zonder beweging kunnen branden, moeten we heel anders gaan denken.

Direct, we proberen erachter te komen welke genen precies worden gebruikt om licht uit te zenden en deze genen vervolgens over te dragen aan andere fotosynthetische organismen om een ​​bioluminescente plant te produceren die de hele nacht licht kan uitstralen.

We zijn er nog niet en het zal nog vele jaren onderzoek vergen. Maar stel je eens voor, in de toekomst een stad binnenstappen die baadt in een blauw licht geproduceerd door planten.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan ScienceNordic, de vertrouwde bron voor Engelstalig wetenschappelijk nieuws uit de Scandinavische landen. Lees hier het originele verhaal.