Científicos e ingenieros creen que esta
tecnología desbancará definitivamente a los derivados del petróleo. Los últimos
avances en este campo apuntan a que podemos llegar a hacerlo incluso mejor que
las propias plantas
ELPAIS
Una hoja artificial hecha de silicio, níquel y
cobalto e inspirada en una planta china (Anemone vitifolia) que produce energía
cuando recibe la luz solar. Ese fue el original invento que, en 2011, presentó
Daniel Nocera, reputado investigador del MIT (Massachusetts Institute of
Technology), y que levantó gran expectación en la comunidad científica. Pero el
proyecto no cuajó, y el prototipo del que se hacía eco la prestigiosa
revista Science se
ha quedado en nada. Pese a sus esfuerzos, Nocera no consiguió copiar a las
plantas la receta secreta para desarrollar una tecnología comercialmente viable
y eficiente que produzca energía almacenable a partir de rayos de sol, agua y
una bocanada de dióxido de carbono.
Y es que en lo que a eficiencia energética se
refiere, la naturaleza nos lleva una gran ventaja. Después de todo, ha tenido
miles de millones de años para perfeccionar el proceso que le permite capturar
la luz y almacenarla como una energía química útil a través de la fotosíntesis.
"Cuando intentamos copiar estos procesos en el laboratorio usamos sistemas
mucho más escuetos que contienen solo las partes esenciales del proceso, porque
es imposible recrear con todo detalle las sofisticadas estructuras
fotosintéticas naturales", admiteLisa M.
Utschig, bioquímica del Laboratorio
Nacional Argonne. Y sabe bien de lo que habla. Lleva más de dos décadas
estudiando el proceso y asegura que, en los intentos de copiar la fotosíntesis
en el laboratorio, "es posible que estemos omitiendo algo que emplea la
naturaleza para que el proceso sea eficiente".
"A veces no sabemos qué piezas son
esenciales para copiar la fotosíntesis hasta que las probamos, lo que hace que
los experimentos sean más desafiantes, pero también que estemos ante un
divertido misterio que resolver", añade. Con esta actitud detectivesca,
Utschig no para de buscar pistas, y sus últimas pesquisas apuntan a que la
clave puede estar en los intercambios moleculares.
Para entender a qué se enfrentan los
investigadores hay que tener en cuenta que la principal diferencia entre la
fotosíntesis natural y la artificial es que mientras las plantas, algas y
bacterias captan la luz solar y la almacenan en forma de azúcares que consumen
las células, en el laboratorio la energía se almacena en moléculas de
hidrógeno. "Esto es importante porque el hidrógeno es un combustible
limpio, que cuando se quema solo genera agua, y puede ser almacenado",
aclara Utshig.
Lisa M. Utschig, bioquímica del Laboratorio
Nacional Argonne.
En su último experimento, Utschig y sus colegas
han combinado tres elementos: una proteína extraída de las espinacas, un
fotosintetizador que absorbe la luz y un catalizador que produce una molécula
de hidrógeno. Cuando el sistema se ilumina, el fotosintetizador emite dos
electrones que, después de atravesar la proteína, llegan al catalizador, que es
el que genera hidrógeno. Lo que el equipo de Utschig ha hecho es observar con
técnicas espectroscopía óptica y de resonancia paramagnética este movimiento de
los electrones de un modo que no se había observado antes. Una vez que no lo
analicen sabrán dónde se pierde eficiencia y podrán perfeccionar el proceso
para lograr que la fotosíntesis artificial sea una realidad.
122 millones de dólares invertidos en el Joint
Center for Artificial Photosynthesis (JCAP) y ocho equipos de investigadores
dedicados en exclusiva a desarrollar la fotosíntesis artificial dan la idea de
que Estados Unidos apuesta de lleno por este futuro energético. Uno de esos
equipos está liderado por el físico y matemático John Gregorie,
cuya misión es que el conocimiento científico sobre la fotosíntesis se
convierta en "innovación real". "Capturar la luz eficientemente,
llevar a cabo reacciones catalíticas para obtener hidrógeno y separar el
combustible para su extracción sencilla son tres procesos desafiantes que están
más que conseguidos por separado en el laboratorio", asegura Gregorie.
Y aunque todos necesitan mejoras, a su entender
"el mayor reto actual de los ingenieros consiste en combinar los tres en
un solo dispositivo que cumpla el doble requisito de eficiencia y
durabilidad". En el JCAP tienen ya un prototipo que, según sus propias
palabras, "produce hidrógeno con una eficiencia que excede a la de la
fotosíntesis natural". El reto de Gregorie y su equipo ahora es
"establecer métodos que permitan testar nuevos materiales y nuevos conceptos
rápidamente en los dispositivos, para acelerar el ciclo de desarrollo
tecnológico de varios años a solo unos meses".
EE UU ha invertido 122
millones de dólares y ocho equipos de investigadores a desarrollar la
fotosíntesis artificial
Parece que el final del camino empieza a
vislumbrarse. Lograr la fotosíntesis artificial revolucionaría el campo de las
energías renovables porque ofrece "la capacidad única de generar todo el
combustible líquido que necesitamos sin carbono", reflexiona Gregorie.
Pero sustituir los combustibles fósiles por luz de sol implica mucho más que
reducir la emisión de gases a la atmósfera, con el consiguiente beneficio para
el clima. "La luz solar no es geopolítica y es gratis para todos",
afirma con esperanza Utschig. Gregorie coincide en este enfoque, pero a la vez
advierte que hay que ponerse a trabajar de inmediato en una estrategia de
desarrollo conjunta entre científicos, ingenieros y políticos.
"Desarrollar una infraestructura revolucionaria para esta nueva forma de energía
no es cuestión de años sino de décadas, y exigirá además una evolución en
políticas energéticas", reflexiona.
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