Paso importante hacia una fotosíntesis artificial sostenible
QUÍMICA.
Unos científicos han creado una molécula, inspirada en la fotosíntesis vegetal, que bajo la influencia de la luz, almacena dos cargas eléctricas positivas y dos negativas al mismo tiempo. El objetivo final es convertir la luz solar en combustibles neutros en carbono.
Al igual que ocurre con la química de la fotosíntesis natural, la nueva molécula almacena temporalmente dos cargas eléctricas positivas y dos negativas. Imagen: Deyanira Geisnæs Schaad
El logro es obra de Mathis Brändlin, Björn Pfund y Oliver S. Wenger, los tres de la Universidad de Basilea en Suiza.
Los vegetales utilizan la energía de la luz solar para convertir el CO2 en moléculas de azúcar ricas en energía. Este proceso es la fotosíntesis y constituye la base de gran parte de las formas de vida del planeta, ya que sustenta no solo a los vegetales sino a los animales que se alimentan de ellos, a los que lo hacen de estos, y así sucesivamente a lo largo de la cadena alimentaria.
Por ejemplo, nuestro cuerpo libera la energía contenida en los carbohidratos producidos de esa manera que comemos y en el proceso se produce dióxido de carbono, cerrándose así el ciclo.
Este modelo también podría ser la clave para los combustibles ecológicos, y por ello se ha trabajado desde hace tiempo en lograr formas viables de emular la fotosíntesis natural y de ese modo utilizar la luz solar para producir compuestos sostenibles ricos en energía: combustibles como el hidrógeno, el metanol y la gasolina sintética. Al ser quemados, los combustibles elaborados de esa manera producen solo el dióxido de carbono necesario para elaborar más combustible que reponga al gastado. En otras palabras, son neutros en carbono.
El logro de Brändlin, Pfund y Wenger al idear la citada molécula que almacena múltiples cargas eléctricas simultáneamente bajo la irradiación de la luz es un importante paso intermedio para convertir la luz solar en energía química: las cargas eléctricas pueden utilizarse para impulsar reacciones, por ejemplo, para descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno.
La molécula consta de cinco partes enlazadas en serie, cada una con una función específica. Un lado de la molécula tiene dos partes que liberan electrones y se cargan positivamente en el proceso. Dos del otro lado captan los electrones, lo que provoca que se carguen negativamente. En el centro, los químicos colocaron un componente que capta la luz solar e inicia la reacción (transferencia de electrones).
En las pruebas, este diseño químico se ha probado empleando dos destellos de luz. El primero incide en la molécula y desencadena una reacción en la que se generan una carga positiva y una negativa. Estas cargas se desplazan hacia los extremos opuestos de la molécula. Con el segundo destello de luz, se repite la reacción, de modo que la molécula pasa a albergar dos cargas positivas y dos negativas. Estas cargas permanecen estables el tiempo suficiente para ser utilizadas en posteriores reacciones químicas.
El proceso se consigue con un nivel de luz relativamente modesto, que, con mejoras sucesivas, será como el de la luz solar. En intentos anteriores de crear un sistema de fotosíntesis artificial práctico se necesitaba emplear rayos láser extremadamente potentes, algo inviable para aplicaciones prácticas que resulten lo bastante baratas.
Brändlin, Pfund y Wenger exponen los detalles técnicos de su logro en la revista académica Nature Chemistry, bajo el título “Photoinduced Double Charge Accumulation in a Molecular Compound”.
Por: Redacción.
Sitio Fuente: NCYT de Amazings