Ahora es bien sabido que los combustibles fósiles no pueden representar el futuro energético de nuestro planeta. Su impacto ambiental es devastador, por lo que la ciencia continúa buscando alternativas accesibles y más eficientes. Una novedad interesante proviene de investigadores de la Universidad de Harvard, que han desarrollado una hoja biónica , que simula la fotosíntesis de clorofila y permite convertir la energía solar en un combustible líquido .
«Es un sistema real de fotosíntesis artificial . Anteriormente, la fotosíntesis artificial se usaba para dividir el agua, pero este es un sistema completo de la A a la Z: hemos ido mucho más allá de la eficiencia de la fotosíntesis en la naturaleza ”, explica Daniel Nocera, profesor de la Universidad de Harvard y coautor de la investigación. Los resultados del estudio, titulado “Sistema biosintético de separación de agua con eficiencias de reducción de CO2 superiores a la fotosíntesis” , se publicaron en Science.
Como bien sabes, la fotosíntesis es un proceso bioquímico, llevado a cabo por plantas alimentadas con clorofila, que gracias a la acción de la luz solar permite transformar el agua y el dióxido de carbono en compuestos orgánicos , imprescindibles para la vida de plantas y animales. La hoja artificial desarrollada por los investigadores replica este proceso, ya que utiliza energía solar para descomponer las moléculas de agua y las bacterias que se alimentan de hidrógeno para producir un biocombustible líquido . La diferencia significativa radica en los resultados, considerando que este dispositivo de conversión de energía solar en biomasa tiene una eficiencia del 10% ,muy por encima del 1% obtenible en la naturaleza con las plantas de crecimiento más rápido.
«Si lo pensamos bien, la fotosíntesis es asombrosa: toma la luz del sol, el agua y el aire y da vida a un árbol. Eso es lo que hacemos, aunque de forma más eficiente, porque transformamos toda esta energía en combustible ”, explica Nocera.
La hoja biónica representa la evolución de un largo camino de investigación . El primer dispositivo desarrollado, aunque capaz de utilizar energía solar para producir un alcohol (isopropanol), de hecho había encontrado muchos límites en el catalizador utilizado para desencadenar la reacción. Para obtener hidrógeno en la primera fase del proceso, los investigadores recurrieron a una aleación de níquel, molibdeno y zinc , que mostró el inconveniente de producir especies reactivas de oxígeno , dañinas para las bacterias a las que se asignó la segunda fase. Para evitar este problema, el equipo de investigación se vio obligado a hacer funcionar el sistema a voltajes demasiado altos., reduciendo en gran medida la eficiencia del dispositivo.
El nuevo sistema logró superar esta criticidad gracias al uso de un catalizador de aleación de cobalto-fósforo , que no produce especies reactivas de oxígeno y por lo tanto permite bajar la tensión, aumentando la eficiencia al 10%. Las ventajas no terminan ahí, porque estos nuevos catalizadores son 100% biológicamente compatibles y producen otros combustibles (los dos alcoholes isobutanol e isopentanol), además de un plástico biodegradable , fruto del trabajo de las bacterias.
Si bien los investigadores confían en que la eficiencia de la hoja biónica se puede incrementar aún más, el dispositivo parece listo para ser probado en aplicaciones comerciales , sin olvidar su importancia en el campo humanitario . Según Nocera, la hoja biónica es un descubrimiento importante que demuestra cómo se pueden obtener mejores resultados que la fotosíntesis en sí. El objetivo ahora es difundirlo también en los países en desarrollo , dejando los esquemas habituales de transferencia de tecnología.
De la luz del sol surge un biocombustible alternativo a los combustibles fósiles, llamado a proteger el medio ambiente y mejorar la calidad de vida de la población más necesitada.
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