Il modo in cui produciamo la luce è cambiato sorprendentemente poco da quando Thomas Edison ha sviluppato la prima lampadina nel 1879.

La lampadina a LED ha recentemente ridotto significativamente i costi dell'elettricità, ma usano ancora la stessa fonte di energia e continuano a contribuire al riscaldamento globale poiché la maggior parte dell'elettricità proviene ancora dalla combustione di combustibili fossili.

Abbiamo bisogno di un nuovo metodo per produrre luce che invece di utilizzare l'elettricità convenzionale utilizzi l'energia della natura.

Negli Stati Uniti alcuni ricercatori dedicati stanno studiando le alghe bioluminescenti da alcuni anni, ma non hanno mai mappato con successo l'intero sistema bioluminescente all'interno delle alghe. Presso l'Università tecnica della Danimarca (DTU), stiamo conducendo la prima ricerca danese in questo settore, e mostra che gli organismi bioluminescenti potrebbero un giorno illuminare le nostre città con una luce blu turchese.

Ci sono tuttavia, alcune chiare sfide da risolvere prima che questo diventi realtà. Potremmo aver bisogno di trasferire geni da organismi bioluminescenti ad altri organismi verdi, forse piante più alte che saranno in grado di emettere luce in modo più efficace.

Le microalghe illuminano il buio

Le alghe si trovano ovunque sulla terra e nel mare, e sono immensamente importanti per la vita come la conosciamo.

Molte persone associano le alghe alle alghe (macroalghe), ma in realtà la maggior parte delle alghe sono microalghe. Queste alghe sono così piccole che puoi vederle solo attraverso un microscopio.

Alcuni di quelli, i cosiddetti dinoflagellati, emettono una forte luce blu di notte. Questo fenomeno è noto come bioluminescenza, per cui gli organismi viventi producono luce attraverso reazioni chimiche.

Puoi vederlo tu stesso in alcuni periodi dell'anno nei climi più caldi, intorno all'equatore dal Brasile all'Australia.

Due molecole si incontrano e producono luce

Anche se le persone hanno osservato questo fenomeno nell'oceano per più di 2, 500 anni, sappiamo ancora sorprendentemente poco sulle alghe coinvolte e su come producono la luce.

Le alghe emettono una luce blu quando vengono agitate. Come, quando un predatore nuota creando una corrente, o quando le alghe vengono investite dalle onde nelle acque costiere.

Due molecole sono particolarmente importanti per la produzione di luce:la luciferasi (un enzima) e la luciferina (una molecola prodotta dalla fotosintesi).

Quando le alghe registrano un disturbo, si mette in moto una catena di processi chimici cellulari che provocano la caduta del pH. Questo attiva gli enzimi luciferasi, che si legano alla luciferina e trasferiscono energia alla luciferina tramite un processo noto come ossidazione. È il rilascio di energia dalla luciferina che vediamo come luce blu.

Finora è stato dimostrato solo teoricamente e non sperimentalmente.

Cella solare biologica e lampada vivente nello stesso organismo

Le alghe bioluminescenti hanno bisogno di energia per emettere luce, proprio come la tua lampada da comodino che si collega a una presa di corrente per accedere all'elettricità. Alghe però, ottenere la loro energia da un'altra fonte:il sole.

Usano la luce solare per produrre energia tramite la fotosintesi per eseguire tutta una serie di processi a livello cellulare.

Puoi immaginare le alghe come minuscole lampade singole, alimentato da una cella solare. Si "ricaricano" durante il giorno in modo che possano emettere la loro luce blu per tutta la notte.

Esistono numerosi animali bioluminescenti, fungo, e batteri. Tutti hanno bisogno di cibo per produrre l'energia necessaria per illuminare. Le alghe sfruttano la luce solare e l'anidride carbonica (CO2):due inesauribili, ecologico, Fonti di energia CO2 neutrali.

Città sostenibili con luce viva

Usiamo una grande percentuale di elettricità per illuminare le nostre case, strade, parcheggi e così via. Questa elettricità proviene in gran parte dalla combustione di combustibili fossili, che aumenta la quantità di CO2 nell'atmosfera e provoca il riscaldamento globale. Perciò, abbiamo bisogno di una fonte di luce più sostenibile.

Le microalghe crescono in acqua salata, ma finché crescono in un contenitore chiuso possono funzionare come una lampada biologica, che potrebbero essere usate come lampadine per illuminare le nostre città, vetrine, edifici, strade, e parcheggi.

Le alghe bioluminescenti sono il primo stadio nello sviluppo della luce biologica, ma ci sono alcune sfide evidenti quando si usano le alghe in una lampada. Le alghe devono essere disturbate in movimento prima che si illuminino, che è problematico in una lampada. Inoltre, si illuminano solo per un periodo relativamente breve a causa della limitazione dell'energia.

Sono necessarie ulteriori ricerche per sviluppare bio-lampade

Produrre lampade biologiche in grado di illuminare tutta la notte senza movimento significa che dobbiamo pensare secondo linee completamente nuove.

Proprio adesso, stiamo cercando di capire con precisione quali geni sono usati per emettere luce e poi trasferire questi geni ad altri organismi fotosintetici per produrre una pianta bioluminescente che può emettere luce per tutta la notte.

Non ci siamo ancora e ci vorranno molti anni di ricerca. Ma immagina, entrare in una città del futuro immersa in una luce blu prodotta dalle piante.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di ScienceNordic, la fonte affidabile per le notizie scientifiche in lingua inglese dai paesi nordici. Leggi la storia originale qui.