Menu

Panells d'energia
solar fotovoltaica

Instal·lació d'energia solar tèrmica

Planta d'energia solar
termoelèctrica

Fotosíntesi

Fotosíntesi

La fotosíntesi és un procés químic que converteix diòxid de carboni en compostos orgànics, especialment, utilitzant l'energia solar. Aquesta funció clorofíl·lica converteix la matèria inorgànica en matèria orgànica gràcies a l'energia que aporta la llum.

La fotosíntesi es produeix en les plantes, les algues, i alguns grups de bacteris, però no en els arqueobacteris. Els organismes fotosintètics reben el nom de "fotoautòtrofs", Però no tots els organismes que utilitzen la llum com a font d'energia efectuen la fotosíntesi, ja que els "fotoheterótrofos" utilitzen compostos orgànics, i no diòxid de carboni, com a font de carboni.

En les plantes, les algues i els cianobacteris, la fotosíntesi utilitza diòxid de carboni i aigua, alliberant oxigen com a producte residual. la fotosíntesi té una importància crucial per a la vida a la Terra, ja que a més de mantenir el nivell normal d'oxigen en l'atmosfera, gairebé totes les formes de vida depenen directament com a font d'energia, o indirectament com a font última de l'energia en el seu aliment .

La quantitat d'energia capturada per la fotosíntesi és immensa, d'aproximadament 100 terawatts: això és unes sis vegades l'energia consumida anualment per la civilització humana. En total, els organismes fotosintètics converteixen uns 100.000 milions de tones de carboni en biomassa cada any.

No està clar quan van aparèixer a la Terra els primers organismes capaços d'implementar la fotosíntesi, però la presència de formacions estriades en algunes roques a causa de la presència d'òxid suggereix que els cicles estacionals d'oxigen en l'atmosfera terrestre, un símptoma de la fotosíntesi, aparèixer toscament Fa dos mil milions d'anys a Archeano.

Quina influència té la fotosíntesi amb el canvi climàtic?

La fotosíntesi permet reduir la quantitat de diòxid de carboni a l'atomósfera d'una manera natural. El diòxid de carboni és un gas d' efecte hivernacle. La presència d'una concentració massa elevada d'aquest tipus de gasos a l'atmosfera impedeix que la calor pugui escapar a l'exterior.

Quan els raigs de Sol entren a l'atmosfera, part d'aquests escalfen el planeta i part tornen rebotats a l'espai. Part d'aquesta radiació rebotada torna a rebotar contra els gasos d'efecte hivernacle i no poden sortir. Alguns d'aquests gasos es produeixen de forma natural, com les núvols; però altres són generats artificialment. La crema de combustibles fòssils, per exemple generen gasos d'aquest tipus.

D'altra banda, sobretot les grans extensions forestals les plantes no deixen d'absorbir aquest diòxid de carboni de més. Per aquest motiu, la fotosíntesi és un procés natural que contribueix a no agreujar el problema de l'canvi climàtic gràcies a l'energia solar.

Quina és la reacció química de la fotosíntesi?

Durant la fotosíntesi, amb la mediació de la clorofil·la, la radiació solar convertirà 6 molècules de CO 2 i 6 molècules H 2 O en una molècula de glucosa (C 6 H 12 O 6 ), sucre fonamental per a la vida de la planta. Com a subproducte de la reacció, es produeixen sis molècules d'oxigen, que la planta allibera a l'atmosfera a través de les estomes que es troben al full.

6 CO 2 + 6 H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6 O 2

FotosíntesiLa fotosíntesi de la clorofil·la és el procés primari de producció de compostos orgànics de substàncies inorgàniques clarament dominants a la Terra. A més, la fotosíntesi és l'únic procés biològicament important capaç de recol·lectar energia solar, de la qual, bàsicament, depèn la vida a la Terra.

Quines són les fases de la fotosíntesi?

La fotosíntesi de la clorofil·la, també anomenada fotosíntesi d'oxigen a causa de la producció d'oxigen en forma molecular, es porta a terme per etapes en dues fases:

  • La fase dependent de la llum (o fase lluminosa), dependent de la llum;
  • La fase de fixació de carboni de la qual el cicle de Calvin és part.

Fase brillant

La fase lluminosa o reacció dependent de la llum és el pas de la fotosíntesi en la qual es converteix energia solar en energia química. La llum és absorbida per la clorofil·la i altres pigments fotosintètics com el carotè i és usada per fragmentar l'aigua, de manera que es produeix oxigen com a residu.

El procés fotosintètic té lloc dins dels cloroplasts. Dins d'aquests hi ha un sistema de membranes que formen piles de bosses aplanades (tilacoides), anomenat gra, i dels grans dels llistons de connexió (intergraniche laminetes). Dins d'aquestes membranes trobem molècules de clorofil·la. Les molècules de clorofil·la estan agregades per formar els anomenats fotosistemes. Es poden distingir el fotosistema I i el fotosistema II.

Els fotosistemes són un conjunt de molècules de pigment disposades per envoltar una molècula especial "trampa" de clorofil·la. L'energia de l'fotó passa de molècula en molècula fins que s'arriba a la clorofil·la especial. En el fotosistema I, la molècula trampa està excitada per una longitud d'ona de 700 nm, en el fotosistema II de 680 nm.

El fotosistema I està format per un LHC (complex que captura la llum) es compon d'aproximadament 70 molècules de clorofil·la a i b, i 13 diferents tipus de cadenes de polipèptids, i un centre de reacció que inclou aproximadament 130 molècules de clorofil·la a dit P 700 , un tipus particular de clorofil·la que té la màxima absorció de llum a 700 nm.

FotosíntesiEl fotosistema II també es compon d'un LHC, format per aproximadament 200 molècules de clorofil·la en ib, així com de diferents cadenes de polipèptids, i un centre de reacció que es forma a partir d'aproximadament 50 molècules de clorofil·la en l'esmentat P 680, que té la màxima absorció de la llum solar a 680 nm.

Totes aquestes molècules són capaços de capturar l' energia de la radiació solar. No obstant això, només aquells de clorofil·la són capaços de moure a un estat excitat que activa la reacció fotosintètica. Les molècules que només tenen la funció de captació es diuen molècules d'antena; aquells que activen el procés fotosintètic es diuen centres de reacció.

La "fase lluminosa" està dominada per la clorofil·la a. Les molècules de clorofil·la a absorbeixen selectivament la llum en les parts vermella i blau-violeta de l'espectre visible, a través d'una sèrie d'altres pigments adjuvants. L'energia capturada per les molècules de clorofil·la permet la promoció d'electrons des orbitals atòmics de menor energia a orbitals de més energia.

Aquests són substituïts immediatament per l'escissió de molècules d'aigua (que, per H 2 O, es divideix en dos protons, dos electrons i un oxigen gràcies a la fotòlisi, operat per l'OEC fotosíntesi oxigènica associat amb fotosistema II).

Els electrons alliberats per la fotosíntesi de la clorofil·la II s'alimenten a una cadena de transport que consisteix en el citocrom B6f, durant el qual perden energia i es mouen a un nivell d'energia més baix. L'energia perduda es fa servir per bombar protons des del estroma cap a l'espai de l'tilacoide, creant un gradient de protons.

Finalment, els electrons arriben al fotosistema I. El fotosistema I, al seu torn, ha perdut altres electrons a causa de la llum. Els electrons perduts pel fotosistema I es transfereixen a la ferredoxina, que redueix NADP + a NADPH. A través de la proteïna de membrana ATP-sintasa localitzada a la membrana de l'tilacoide, els ions H + alliberats pel pas de l'aigua d'hidròlisi des de l'espai als tilacoides d'estroma, és a dir, cap a gradient, sintetitzar ATP a partir de grups lliures de fosfat i ADP. Es pot formar una molècula d'ATP cada dos electrons perduts pels fotosistemes.

Diversos estudis han demostrat que la planta creix més amb la radiació solar difusa que amb llum directa, amb la mateixa potència de llum entrant. Un estudi emfatitza, però, la rellevància d'altres condicions que modifiquen el creixement de les plantes que varien amb la llum, com la humitat i la temperatura; una llum directa condueix, de fet, a un augment de la temperatura que fa que s'evapori més aigua a la planta.

Fase de fixació de l'carboni o el cicle de Calvin

La fase de fixació de l'carboni o el cicle de Calvin (també anomenada fase en la foscor o de llum independent fase) implica l'organication de CO 2 . La seva incorporació en compostos orgànics i la reducció de l'compost obtingut gràcies a la 'ATP derivat de la fase de llum.

El cicle de Calvin utilitza l'energia dels portadors excitats electrònicament de curta durada per convertir el diòxid de carboni i l'aigua en compostos orgànics que poden ser utilitzats per l'organisme. Aquest conjunt de reaccions també es diu fixació de carboni. L'enzim clau de l'cicle es diu RuBisCO.

Els enzims en el cicle de Calvin són funcionalment equivalents a la majoria dels enzims utilitzades en altres vies metabòliques com la gluconeogènesi i la via de la pentosa fosfat. No obstant això, els enzims del cicle de Calvin es troben en l'estroma de l'cloroplast en lloc de el citosol cel·lular, separant les reaccions.

Aquests enzims s'activen en la llum, i també per productes de la reacció dependent de la llum. Aquestes funcions reguladores eviten que el cicle de Calvin es respiri a diòxid de carboni. Es malgastaria energia (en forma d'ATP) a l'dur a terme aquestes reaccions que no tenen productivitat neta.

Quins factors que influeixen en el procés?

Els factors externs més importants que intervenen en el rendiment de la fotosíntesi són:

  • La temperatura: cada espècie vegetal tenen un interval de temperatures en què se sent més còmoda. Dins d'aquest interval, l'eficàcia de l'procés varia com a conseqüència d'un augment en la mobilitat de les molècules.
  • La concentració de diòxid de carboni: el rendiment fotosintètic augmenta proporcionalment amb la concentració de diòxid de carboni en l'aire en condicions constants de radiació lumínica.
  • La concentració d'oxigen: com més gran és la concentració d'oxigen en l'aire, menor és el rendiment fotosintètic. Aquesta variació es deu als processos de fotorespiració.
  • La intensitat lluminosa: a major intensitat lluminosa, major rendiment, fins a sobrepassar certs límits. Sobrepassats aquests límits sobrevé la fotooxidació irreversible dels pigments fotosintètics.
  • El temps d'il·luminació: hi ha espècies que presenten una major producció fotosintètica com més gran sigui el nombre d'hores de llum.
  • L'escassetat d'aigua: davant la falta d'aigua en el terreny i de vapor d'aigua en l'aire disminueix el rendiment fotosintètic. Si la planta detecta falta d'aigua tanca els estomes per evitar la seva dessecació. La contrapartida és que aquest sistema d'auto-protecció dificulta l'entrada de de diòxid de carboni. A més, l'increment de la concentració d'oxigen intern desencadena la fotorespiració.
  • El color de la llum: depenent de l'clor de la llum i de les característiques de l'espècie, la conversió fotosintètica és diferent.
Què és l'efecte hivernacle?
Què és l'efecte hivernacle?

L'efecte hivernacle permet que la radiació solar pugui travessar l'atmosfera d'un planeta però dificulta la sortida d'energia tèrmica de la mateixa.

26 de abril de 2017

escalfament global
Què és l'escalfament global?

L'escalfament global indica el canvi en el clima de la Terra desenvolupat al segle XX i actualitat. Aquest canvi s'atribueix en gran mesura a les emissions de quantitats creixents de gasos d'efecte hivernacle.

5 de juliol de 2019

valoración: 3.5 - votos 2

Última revisió: 15 de març de 2020