Ceea ce odată era considerat un fenomen natural mistic se află astăzi în centrul cercetării și industriei: bioluminiscența – capacitatea organismelor vii de a produce lumină. Alge marine minuscule, pești de adâncime, ciuperci și licurici au perfecționat această abilitate de-a lungul a milioane de ani. Acum, aceasta ar putea deveni răspunsul la întrebări cheie privind tehnologia durabilă.

Peste 3500 de specii cunoscute generează lumină printr-o reacție chimică în propriul corp. De exemplu, la licurici, molecula luciferin reacționează cu enzima luciferază în prezența oxigenului și produce așa-numita „lumină rece” cu o eficiență energetică de până la 98 la sută. Sursele de lumină convenționale, cum ar fi becurile, ating cu greu cinci la sută.

Lumina naturală nu fascinează doar biologii, ci îi preocupă și pe cercetătorii în materiale și inginerii chimiști care caută alternative durabile pentru tehnologiile actuale. Astfel, în comuna franceză Rambouillet, în 2019, au fost testate pentru prima dată „lămpi vii”. Acestea au fost dezvoltate de startup-ul francez Glowee. Bacterii luminescente în recipiente cu apă, alimentate doar cu nutrienți, apă și oxigen, iluminează străzile.

La Universitatea de Științe Aplicate din Dresda (HTW Dresden), se lucrează la dezvoltarea așa-numitelor BiOLEM (molecule luminoase organice inspirate biologic). Scopul lor: materiale luminoase pentru ecranele OLED care nu necesită metale grele toxice și sunt biodegradabile – adică pentru ecrane deosebit de strălucitoare și economice în smartphone-uri, televizoare și alte dispozitive.

„Când m-am întors din industrie la universitate, mi-a fost clar: tehnologia OLED trebuie să devină mai ecologică și mai sustenabilă”, spune profesorul Schramm. „Studiile arată că unele materiale OLED sunt deja detectabile la pești, organisme marine și chiar în laptele matern.”

Viziunea este de a crea materiale luminoase care nu sunt doar eficiente și cu culori puternice, ci și compostabile – de exemplu, la eliminarea smartphone-urilor sau televizoarelor. De asemenea, sunt posibile aplicații în bioelectronică, spune Schramm. „Imaginați-vă un senzor bioelectronic care poate fi înghițit. Acesta măsoară valori relevante în corp, trimite informația fără fir și apoi se dizolvă complet”, descrie el un posibil scenariu viitor.

Chimistul vede, de asemenea, potențial în comunicarea cu consumatorii: etichete de unică folosință cu bio-display-uri luminoase, care afișează informații importante despre produs sau chiar redau videoclipuri – ecologice, ușor de produs și complet biodegradabile.

Proiectul este încă la început. Primele BiOLEM verzi, luminoase, au fost deja produse și emit lumină foarte eficient. Cu toate acestea, există încă provocări, în special în ceea ce privește durabilitatea materialelor și diversitatea culorilor. „Producem acum noi molecule care se bazează pe structuri din licurici”, spune Schramm. „Dar și meduzele sau crustaceele mici sunt interesante – de exemplu, pentru lumina albastru închis, care este încă un punct slab tehnic major în OLED-urile actuale.”

Pentru următorul pas de cercetare, echipa speră să obțină finanțare publică. Sprijinul este deja asigurat de companii OLED precum BeeOLED și MimoType din Dresda. „Colaborarea cu firmele ne aduce multe beneficii. Nu doar pentru cercetare, ci și pentru formarea studenților noștri”, spune Schramm. „În cursurile mele, ei învață, de exemplu, cum să producă singuri molecula luminoasă a licuricilor.”

Potențialul economic este enorm – chiar dacă maturizarea pieței mai durează, spune Schramm. „Doar piața OLED este estimată la aproximativ 100 de miliarde de dolari americani până în 2029. Chiar și o mică penetrare a tehnologiei noastre pe piață ar fi extrem de profitabilă.”

Dar cercetătorul rămâne realist: „În prezent, nu este vorba încă de produse, ci de elemente fundamentale. Vrem să creăm materiale care luminează, sunt stabile și, în același timp, biodegradabile: aceasta este adevărata provocare.”

Dr. Stefan Schramm (34 de ani) este profesor de chimie organică aplicată la HTW Dresden. El este considerat un expert recunoscut în domeniul moleculelor organice luminoase și și-a făcut un nume la nivel internațional în cercetarea bioluminiscenței și chemiluminiscenței. A efectuat cercetări, printre altele, în Abu Dhabi, Japonia și SUA. Înainte de a fi numit la HTW Dresden în 2024, a lucrat ca șef de laborator la BASF și ca expert senior în cercetare pentru materiale OLED la Merck. Pentru lucrările sale științifice, a fost distins de mai multe ori, inclusiv cu Premiul Marlene-DeLuca și Premiul Alan-Roy-Katritzky.