Oier Lakuntza
Zientzia mundutik at dabilen jendearentzat, sarritan zientzia baino mito itxura handiagoa dute zientziari buruz entzuten diren kontu askok. Blog honetan, gaurkotasuneko gaietatik abiatuta, zientzia gaiak hobeto ulertzeko argibideak eskainiko dira, ahalik eta modurik xumeenean. Halaber, zientziak gordetzen dituen zenbait bitxikeriarentzat, eta beste blog nahiz aldizkarietan jorratzen diren zientzia artikuluei buruzko hausnarketa eta gogoetetarako ere tartea egongo da.
Azken bidalketak
Iruzkin berriak
- Epigenetika: geneak ez dira dena | EIBZko liburutegia(e)k Epigenetika: geneak ez dira dena bidalketan
- Negutegi efektuaz | EIBZko liburutegia(e)k Negutegi efektuaz bidalketan
- Oier Lakunza(e)k Nanoteknologia bidalketan
- IƱaki Suinaga(e)k Nanoteknologia bidalketan
- Nanoteknologia | EIBZko liburutegia(e)k Nanoteknologia bidalketan
Fotosintesia eta fotokatalisia
Atalak: Gaurkotasunekoak
Argi dago eguzkia dela Lurreko bizitzaren sostengu nagusia. Eguzkiak berotzen du Lurra, eta beragatik ez balitz, gure planetan ez litzateke bizitzeko baldintzarik egongo. Egia da atmosferak ere zeresan haundia duela honetan, berau baita eguzkitik datorkigun beroaren eta Lurrak askatzen duenaren artean oreka egonkor bat ahalbidetzen duena. Edonola ere, eguzkirik ezean, gu ez ginateke hemen egongo, ezta bestelako bizidun guztiak ere.
Era berean, zientziaren garapenak izar honek igortzen duen erradiazioa gure beharrak asetzeko erabiltzea ahalbidetu du. Horren adibide argia dira eguzki plakak, zeinak erradiazio hori elektrizitate bihurtzen baitute. Dudarik gabe, eguzki-energia hau, garbia eta berriztagarria den heinean, ongi ustiatu beharreko natur baliabidea da, eta bere inguruko ikerketek etorkizunerako bide berriak zabal ditzakete.
Dena den, ez gara gu, gizakiak, eguzkitik datorren argia erabili duten lehen izaki bizidunak izan, ezta gutxiago ere. Hau esanda, lehen aipatu dugun bezala eguzkiak Lurra berotzen duela eta horri esker dela bizia posible pentsatuko du norbaitek, eta egia da. Badira ordea, zuzenean eguzkiak igortzen duen erradiazioa jaso eta bere energia erabiltzen duten bizidunak. Fotosintesia egiten duten bizidun fotoautotrofoez (landareez adibidez) ari gara, noski.
Funtsean, bizidunok elikagai organikoak behar ditugu gure beharrak asetzeko. Izan ere, berauek metabolizatuz asetzen ditugu gure bizi-beharrak. Hauen artean daude gure organismoek funtzionatzeko behar duten energia lortzea, edo zuntz eta bestelako egiturak osatzea. Gure kasuan, bizidun heterotrofoen kasuan alegia, organismoak behar dituen konposatu horiek elikaduraren bitartez lortzen ditugu, gure gorputza ez baita berauek konposatu ez organikoetatik abiatuta sintetizatzeko gai.
Aldiz, bizidun autotrofoek [auto (bere kabuz) + trof (nutrienteak)], ura eta karbono dioxidoa bezalako molekula ez organikoetatik abiatuta, aurrez aipaturiko konposatu organikoak sintetiza ditzakete. Hala, energia lortzeko organismoak glukosa erre eta ura eta karbono dioxidoa askatzen dituen bitartean, organismo autotrofoetan aurreko prozesuarekin batera kontrakoa ere ematen da. Alegia, ura eta karbono dioxidotik abiatuta, karbohidratoak sintetizatzen dira. Kontuan hartu behar da, lehenengo prozesuak oxigenoa erretzea dakarren bitartean, bigarrenak oxigenoa askatzen duela. Halaber, lehenengoan energia askatzen den bitartean, bigarren prozesuak energia behar du.
Hain zuzen ere, energia hori lortzeko moduaren arabera, izaki autotrofo mota ezberdinak bereizten dira. Bizidun fotoautotrofoen (landareak) kasuan adibidez, energia hori eguzki argitik lortzen da, eta egiten duten prozesuari fotosintesi izena ematen zaio. Horrexegatik esaten da Amazoniako ohiana Lurraren birika dela, beste bizidunok arnasteko behar dugun oxigenoaren zati esanguratsu bat bertako zuhaitzek beren fotosintesi prozesuan askatzen baitute.
Labur esanda, fotosintesi prozesuan landareek, beren hostoetan duten klorofilari esker, eguzkitik datorren argi ikuskorraren zati haundi bat xurgatu, eta bere energia fotosintesia egiteko erabiltzen dute. Zati haundi bat diogu, klorofilak berdearena ez beste uhin luzera guztiak absorbatu, eta erradiazio berdea islatzen duelako. Horregatik ikusten ditugu guk hosto berdeak. Hala, fotosintesiaren bitartez organismoak energia lortzeko erabili ezin dituen konposatu ez organikoetatik abiatuta, behar hori asetzeko erabil ditzakeen konposatu organikoak lortzen dira. Bizidun fotoautotrofoek lan hori eginda, gizakiak eta beste animaliek (bizidun heterotrofoek), oriek janez lortzen ditugu behar ditugun elikagaiak.
Behin prozesu hori modu orokorrean deskribatuta, gaur egungo kimikako ikerketa adar bat aipatu nahiko nuke: fotokatalisia. Erreakzio kimikoak gertatzeko, bukaeran energia askatzen den kasuetan ere, beharrezkoa da hasieran erreaktiboei aktibazio energia bat ahalbidetzea. Energia hau emateko modu bat argi edo bestelako erradiazioren bat erabiltzea litzateke.
Hala, aktibazio hori emateko eguzki argia erabili ahalko balitz, askoz ere kimika garbi eta sostengagarriagoa lortuko genuke. Izan ere, lehen aipatu dugun bezala eguzki energia iturri garbi eta berriztagarria da, eta berau ustiatzeak, beste gastu energetiko bat ekiditea lekarke. Aktibazio energia aplikatzeko erradiazioa erabiltzen denean ordea, beharrezkoa da erreaktiboak berau xurgatzeko gai izatea. Hain zuzen, hori da fotosintesiaren pareko prozesu kimikoak artifizialki konposatu organikoetan aplikatzea eragozten duena.
Izan ere, konposatu organikoek oso argi ikuskor gutxi absorbatzen dute, eta berauek aktibatzeko argi ikuskorra baino erradiazio energetikoagoa diren UB izpiak erabili beharko lirateke. Eguzkitik Lurrera iristen den erradiazioa ordea, batez ere argi ikuskorrez osatua dago. Beraz, erreakzio kimiko hauek aktibatzeko erradiazio elektromagnetikoa erabili nahiko bagenu, hori guk sortu beharko genuke, eta UB izpiak nahiko energetikoak direla kontuan hartuta, honek gastu energetiko haundia suposatuko luke.
Gaur egungo ikerketek ordea, eguzkitik datorren argia erreakzio kimiko hauek aktibatzeko zeharkako modu batean erabili ahalko litzatekeela erakutsi dute. Funtsean, badira trantsizio metalez osaturiko konposatu batzuk, argi ikuskorrari dagokion uhin-luzera batzuk xurgatzen dituztenak. Hori egiten dutenean, oxidatzeko nahiz erreduzitzeko, hau da, elektroiak galdu edo irabazteko gaitasun haundia duten egoera elektroniko batera pasatzen dira, eta hauek erreakzionatzea nahi dugun konposatu organikoarekin erreakzionatzen dute, berau aktibatu eta interesatzen zaigun erreakzio kimikoa abiaraziz.
Konposatu hauen adibide bat, Ru(bpi)22+ konplexua da. Rutenio konplexu honek, argi ikuskorra xurgatzen duenean, egoera kitzikatu bat ematen du, eta honek, beste konposatu batekin (interesatzen zaigun erreakzioko erreaktibo organikoarekin) erreakzionatuz elektroi bat galdu (oxidatu) edo irabazteko (erreduzitu) erraztasuna dauka, hurrenez hurren Ru(bpi)23+ edo Ru(bpi)2+ emanez. Konposatu honek galdu edo irabazitako elektroia interesatzen zaigun erreaktiboak jaso edo galduko du, eta era honetan erreakzio kimikoari hasiera emango zaio.
Beraz, erreakzio mota honetan, aipaturiko trantsizio metalez osaturiko konposatu honek, erreakzio kimikoa nozituko duten erreaktibo organikoen eta argi ikuskorraren arteko bitartekari lana egiten duela esan daiteke. Alderaketa bat eginez, konposatu hauek landareetan klorofilak jokatzen duen paperaren antzeko zerbait egiten dutela esango genuke. Izan ere, fotosintesian karbono dioxidoaren eta uraren arteko erreakzioa ahalbidetzen da, baina bi erreaktibo hauek ez dira argi ikuskorra xurgatzeko gai, eta hor sartzen da klorofila jokoan. Halaber, klorofilaren antzera, aipaturiko trantsizio metalen konposatu horiek, erreakzioan parte hartzen badute ere, ez dira prozesu kimikoan zehar desagertzen. Horrexegatik erabiltzen da fotokatalizatzaile izena, erreakzio kimikoa argi ikuskorra xurgatuz katalizatzen dutelako.
Noski, oraindik asko ikertu beharko da, ikusteko baitago era honetan zein erreakzio kimiko katalizatu ahalko liratekeen. Edonola ere, argi ikuskorra erreakzio kimiko batzuk katalizatzeko erabili ahal izatea aurrerapauso haundia litzateke kimika sostengagarriago, eta ondorioz mundu garbiago bat lortzeko bidean.