El diseño de células foto-bio electroquímicas basadas en la reacción fotosintética nativa está ganando un interés creciente como medio para la conversión de energía de la luz solar en energía eléctrica. La revista Nature Energy publica el nuevo paradigma en este sentido, de la mano de investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalén, en Israel, y la Universidad de Bochum, en Alemania.
Foto de Portada Prof. Itamar Willner. Extraído de Youtube
En el aparato fotosintético natural, la reacción fotosintética se va asociada a transformaciones biocatalíticas que conducen a la fijación de CO2 y a la evolución del O2. Si biene se ha logrado un progreso significativo en la integración de los fotosistemas nativos con electrodos para la conversión de luz a energía eléctrica, la conjugación de los fotosistemas a las enzimas para producir células solares foto-bioelectrocatalíticas sigue siendo un reto.
Ahora, los investigadores informan sobre la construcción de células foto-bio electroquímicas utilizando la reacción fotosintética nativa y las enzimas glucosa oxidasa o glucosa deshidrogenasa. El sistema consta de electrodos integrados modificados que incluyen el centro de reacción fotosintética natural, conocido como fotosistema I, conjugado con las enzimas glucosa oxidasa o glucosa deshidrogenasa. Las proteínas nativas se conectan eléctricamente por medio de mediadores de transferencia de electrones químicos. La foto-irradiación de los electrodos conduce a la generación de energía eléctrica, mientras que la oxidación del sustrato de glucosa actúa como un combustible.
El sistema proporciona un modelo para aprovechar el aparato fotosintético nativo para la conversión de la energía de la luz solar en energía eléctrica, utilizando sustratos de biomasa como combustibles. En contraste con numerosos sistemas bio electroquímicas que utilizan energía eléctrica para oxidar la glucosa, el presente estudio presenta la aplicación del fotosistema nativo para producir energía eléctrica utilizando la luz como fuente de energía.
Las nuevas células foto-bio electroquímicas apuntan a un nuevo método para hacer funcionar fotónicamente pilas de combustible biocatalıticas mientras se genera energía eléctrica a partir de la energía solar.
El Prof. Itamar Willner, en el Instituto de Química de la Universidad Hebrea, dijo: «Los resultados del estudio proporcionan una orientación general para ensamblar las células solares foto-bio electroquímicas con amplias implicaciones para la conversión de energía solar, bioelectrocatalisis y tecnologías de sensores».
La investigación se ha realizado en la Universidad Hebrea bajo el liderazgo del Prof. Itamar Willner, Instituto de Química y Centro Minerva de sistemas complejos bio-híbridos, en colaboración con la Prof. Rachel Nechushtai, Alexander Silberman del Instituto de Ciencias de la Vida y Centro Minerva de sistemas complejos bio-híbridos; y del Ruhr-Universität Bochum, por el Prof. Wolfgang Schuhmann, Química Analítica, Centro de Ciencias electroquímicas (CES).
Referencia: Ensamblaje de las células foto-bio electroquímicas utilizando electrodos de fotosistema i-funcionalizado. Ariel Efrati, Chun-Hua Lu, Dorit Michaeli, Rachel Nechushtai, Sabine Alsoub, Wolfgang Schuhmann y Itamar Willner. Naturale Energy Número del artículo: 15021 (2016). doi: 10.1038 / nenergy.2015.21. http://www.nature.com/articles/nenergy201521
La Universidad Hebrea de Jerusalén es la principal institución académica y de investigación de Israel, que produce un tercio de toda la investigación civil en Israel.
