De rode alg kan tot wel 98 procent van het zonlicht opvangen en omzetten in energie.
Algen leggen net als planten via fotosynthese energie van de zon vast in biomassa. Echter is er een groot verschil in efficiëntie. Zo legt een plant gemiddeld 12 procent van de energie vast. Maar een alg kan wel 98 procent halen. “Die enorme efficiëntie maakt algen uitermate geschikt voor energieopvang en -omzetting,” aldus onderzoeker Sem Tamara.
Evolutie
Maar hoe kan het dat algen zo goed zijn in het vangen en omzetten van energie? Allereerst is het belangrijk om te bedenken dat algen al enige tijd meegaan. “Het is een product van drie miljard jaar evolutie,” zegt onderzoeker Albert Heck. “Daar kunnen ingenieurs nog veel van leren.” Om het geheim te achterhalen, besloten onderzoekers in de moleculaire structuur in algen te bestuderen. En ze kwamen erachter dat één ingenieus eiwitcomplex maakt dat algen en cyanobacteriën het meest efficiënt zonne-energie kunnen vastleggen van alle organismen op aarde.
Uitsteeksels
De algen blijken aan het oppervlak vele uitsteeksels – of wel antennae – te hebben. En deze vormen een belangrijk onderdeel van het zogenaamde ‘light harvesting system’. “Het is een zeer complex systeem,” zegt Tamara. “Elk uitsteeksel bestaat uit een aantal op elkaar gestapelde schijfjes. Binnenin ieder schijfje zit de zogenoemde gamma-bouwsteen, dat het licht doorschakelt verder het systeem in.”
Gamma bouwstenen
De onderzoekers ontdekten met behulp van massasopectronometrie (MS) dat er misschien wel 20 verschillende gamma bouwstenen bestaan. “Met MS stel je het gewicht vast van moleculen,” legt Tamara uit. “Elk specifiek molecuul heeft zijn eigen gewicht. Het aantal pieken in ons massaspectrum geeft het aantal verschillende vormen weer van één soort molecuul.” Het lukte de onderzoeker om zeker vier verschillende gamma bouwstenen nauwkeurig te definiëren. “Enkele daarvan zetten het licht beter om dan de andere.”
Op dit moment hebben zonnepanelen een opbrengst van ongeveer 20 procent. Maar wellicht kunnen we het mechanisme van de algen zo goed doorgronden, dat we deze vervolgens ook kunnen inzetten voor het maken van super-efficiënte zonnecellen. “Het ingenieuze schakelkastje waarmee algen zo efficiënt zonlicht omzetten in bruikbare energie, is ingewikkelder dan een Zwitsers horloge,” zegt Heck. “Een oer-organisme geeft ons de blauwdruk voor ultieme super-efficiënte zonnecellen.” De bevindingen zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift CellChem.
