Η χρωστική του κόκκινου κρεμμυδιού μπορεί να είναι το συστατικό που λείπει για την ενίσχυση της προστασίας των ηλιακών κυττάρων από την υπεριώδη ακτινοβολία (UV), σύμφωνα με τους επιστήμονες.
Γενικά, τα ηλιακά κύτταρα, περιβάλλονται από μια μεμβράνη με βάση το πετρέλαιο, για την προστασία τους από την φθορά που προκαλείται από τη UV ακτινοβολία. Οι μεμβράνες αυτές, περιλαμβάνουν υλικά με βάση το πετρέλαιο, όπως είναι το πολυβινυλοφθορίδιο (PVF) και το τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο (PET).
Στην προσπάθεια να προωθηθεί η χρήση μεμβρανών από πιο βιώσιμα, βιολογικά υλικά, η νανοκυτταρίνη έχει αναδειχθεί ως κορυφαία επιλογή. Η νανοκυτταρίνη προέρχεται από φυτικά υλικά και παράγεται με τη διάσπαση της κυτταρίνης σε ίνες νανοκλίμακας.
Οι ερευνητές πίσω από την νέα μελέτη, ανακάλυψαν πως, ο συνδυασμός της νανοκυτταρίνης με μια χρωστική από εκχύλισμα φλούδας κόκκινου κρεμμυδιού, προσφέρει «πολύ αποτελεσματική προστασία από την UV ακτινοβολία».
Η ομάδα, δημοσίευσε τα αποτελέσματά της στις 24 Φεβρουαρίου, στο ACS Applied Optical Materials.
Η μελέτη αναφέρει ότι, μια προστατευτική μεμβράνη από το υλικό αυτό, εξαλείφει το 99.9% της ακτινοβολίας UV, μέχρι και μήκος κύματος 400 νανόμετρων. Αξίζει να σημειωθεί ότι το φίλτρο ξεπέρασε σε απόδοση ένα εμπορικό φίλτρο, βασισμένο σε PET που διατίθεται στην αγορά.
Αυτό αποτελεί μια «υποσχόμενη επιλογή σε εφαρμογές όπου το προστατευτικό υλικό πρέπει να είναι βιολογικής προέλευσης», εξηγεί ο Rustem Nizamov, υποψήφιος διδάκτορας και ερευνητής στο πανεπιστήμιο Turku της Φιλανδίας, σε δήλωσή του.
Ανταλλαγή ζωτικής σημασίας
Στην μελέτη, οι ερευνητές συνέκριναν την ανθεκτικότητα των τεσσάρων προστατευτικών μεμβρανών που δημιουργούνται από νανοΐνες κυτταρίνης. Αυτές υποβλήθηκαν σε διάφορες επεξεργασίες με εκχύλισμα κόκκινου κρεμμυδιού, λιγνίνη — ένα πολυμερές που βρίσκεται στα τοιχώματα ορισμένων φυτικών κυττάρων — και ιόντα σιδήρου
Ενώ όλες προσέφεραν επαρκή προστασία απέναντι στην ακτινοβολία UV, η επιλογή της χρωστικής από το κόκκινο κρεμμύδι, αποδείχθηκε η πιο αποτελεσματική.
Τα ηλιακά κύτταρα αντιμετωπίζουν ένα σημαντικό πρόβλημα: η υπεριώδης ακτινοβολία κάτω από 400 nm μπορεί να αποδειχθεί επιβλαβής, αναφέρεται στην μελέτη. Ωστόσο, η διαπερατότητα του ορατού φωτός – μήκη κύματος μεταξύ 700 και 1.200 nm – είναι καθοριστική για να μπορεί το κύτταρο να μετατρέπει την ακτινοβολία σε ηλεκτρική ενέργεια.
Έχοντας αυτό υπόψη, η δημιουργία ενός υλικού που προστατεύει το ηλιακό κύτταρο και διευκολύνει την απορρόφηση της ενέργειας, είναι καθοριστικής σημασίας. Η λιγνίνη για παράδειγμα, έχει σκούρο καφέ χρώμα, το οποίο «περιορίζει τη χρήση της σε διαφανείς μεμβράνες», σύμφωνα με τη δήλωση.
«Η διαπερατότητα αυτών των μεμβρανών που περιέχουν λιγνίνη είναι συνήθως 50% μεταξύ 400 και 600 nm και το πολύ 85% πάνω από 600 nm», προσθέτουν οι ερευνητές.
Συγκριτικά, η μεμβράνη νανοκυτταρίνης που ήρθε σε επαφή με χρωστική κόκκινου κρεμμυδιού ξεπέρασε το 80% διαπερατότητας φωτός σε μεγαλύτερα μήκη κύματος (μεταξύ 650 και 1.100 nm) και διατήρησε την απόδοσή της σε εκτεταμένο χρονικό διάστημα δοκιμών.
Η δοκιμαστική αυτή περίοδος, αξιολόγησε την αντοχή και την απόδοση των φίλτρων, βάζοντάς τα κάτω από τεχνητό φως για 1.000 ώρες – το ισοδύναμο σχεδόν ενός χρόνου ηλιακού φωτός σε κλίμα της Κεντρικής Ευρώπης.
Ο Nizamov σημείωσε πως, η δοκιμαστική αυτή περίοδος «τόνισε τη σημασία» των μακροχρόνιων δοκιμών των φίλτρων UV. «Η προστασία από UV και η διαπερατότητα του φωτός άλλων βιολογικών φίλτρων, άλλαξε σημαντικά με το πέρασμα του χρόνου», εξήγησε. «Για παράδειγμα, οι μεμβράνες που ήρθαν σε επαφή με τα ιόντα σιδήρου, είχαν καλή αρχική διαπερατότητα, η οποία μειώθηκε μετά τη γήρανση».
Ο Nizamov δήλωσε ότι η μελέτη έχει ευρείες συνέπειες για μια σειρά από ηλιακά κύτταρα, ιδιαίτερα για τον περοσβκίτη και τα οργανικά φωτοβολταϊκά, καθώς και σε άλλες βιομηχανίες όπου είναι απαραίτητη η χρήση ενός φίλτρου βιολογικής προέλευσης.
Αυτό θα μπορούσε να περιλαμβάνει, για παράδειγμα, τη συσκευασία τροφίμων, όπου τα βιοδιασπώμενα ηλιακά κύτταρα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως πηγές ενέργειας για αισθητήρες σε αποστειρωμένα περιβάλλοντα.
