La búsqueda de nuevas formas de aprovechar la energía solar puede haber dado un importante paso adelante después de que un grupo de investigadores han conseguido dividir el agua en hidrógeno y oxígeno mediante la alteración de la maquinaria fotosintética de las plantas. El hallazgo podría utilizarse para revolucionar los sistemas utilizados para la producción de energía renovable y el desarrollo de nuevas tecnologías solares.
La fotosíntesis es el proceso que usan las plantas para convertir la luz solar en energía. El oxígeno es producido como subproducto de este proceso cuando el agua absorbida por las plantas es “dividida”. Esta es una de las reacciones más importantes en el planeta, ya que es fuente principal de casi todo el oxígeno del mundo. El hidrógeno producido cuando se divide el agua podría utilizarse como una fuente verde e ilimitada de energía renovable.
Ahora un nuevo estudio, dirigido por académicos del St John’s College de la Universidad de Cambridge, ha utilizado la fotosíntesis semi-artificial para explorar nuevas formas de producir y almacenar energía solar. Mediante la utilización de la luz solar natural para convertir el agua en hidrógeno y oxígeno utilizando una mezcla de componentes biológicos y tecnología artificiales.
La investigación ha sido publicada en la revista científica “Nature Energy”, donde se describe cómo los académicos del Laboratorio Reisner en Cambridge desarrollaron la plataforma para lograr una división del agua impulsada por la energía solar sin ningún tipo de asistencia y logrando absorber más luz solar que la fotosíntesis natural.
Fotosíntesis artificial para la creación de energía renovable
“La fotosíntesis natural no es eficiente porque ha evolucionado simplemente para sobrevivir, por lo que genera la cantidad mínima de energía necesaria: alrededor de 1-2% del potencial total de conversión y almacenamiento” cuenta Katarzyna Sokol, primera autora del estudio y estudiante de doctorado en el St John’s College.
La fotosíntesis artificial ha existido durante décadas, pero aún no se ha utilizado con éxito para crear energía renovable porque se basa en el uso de catalizadores, que a menudo son costosos y tóxicos. Esto ha significado que no se pueda utilizar para ampliar sus resultados y llevarlos a nivel industrial.
Este nueva investigación de Cambridge es parte del emergente campo de la fotosíntesis semi-artificial, cuyo objetivo es superar las limitaciones de la fotosíntesis totalmente artificial mediante el uso de enzimas para crear la reacción deseada.
Sokol y el equipo de investigadores no solo mejoró la cantidad de energía producida y almacenada, sino que logró reactivar un proceso en las algas que ha estado inactivo durante milenios
“La hidrogenasa es una enzima presente en las algas que es capaz de reducir los protones en el hidrógeno. Durante la evolución, este proceso se ha desactivado porque no era necesario para la supervivencia, pero logramos evitar esta actividad logrando la reacción que queríamos, dividiendo el agua en hidrógeno y oxígeno” explica Sokol.
El equipo de investigación espera que estos nuevos hallazgos permitan el desarrollo de nuevos modelos de sistemas innovadores para la conversión de energía solar. Este modelo es el primero en utilizar con éxito la hidrogenasa y el fotosistema II para crear una fotosíntesis semi-artificial dirigida exclusivamente por energía solar.
El Dr. Erwin Reisner, Jefe del Laboratorio Reisne de la Universidad de Cambridge y uno de los autores del artículo, describió la investigación como todo un «hito».
“Este trabajo supera mucho de los desafíos asociados con la integración de componentes biológicos y orgánicos en materiales inorgánicos para el ensamblaje de dispositivos semi-articiales y abre toda una caja de herramientas para desarrollar futuros sistemas para la conversión de energía solar”
