Avances Científicos

Fotosíntesis Artificial

Imagine una tecnología que no sólo proporcione una fuente de energía ecológica y renovable, sino que pudiera también ayudar a limpiar la atmósfera del excesivo dióxido de carbono resultante de la combustión de combustibles fósiles. Esto es lo que promete la versión artificial de la fotosíntesis, el proceso mediante el cual infinidad de vegetales han convertido la energía solar en energía electroquímica durante millones de años.

Para alcanzar este logro, sin embargo, los científicos necesitan un conocimiento mucho mejor de cómo lo hace la Naturaleza, comenzando con la recolección de la luz solar y el transporte de esta energía hacia los centros de reacción electroquímica.

Graham Fleming, un físico químico que ocupa cargos en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y en la Universidad de California en Berkeley, es el principal impulsor de un esfuerzo que ha sido puesto en marcha para descubrir cómo los vegetales son capaces de transferir energía a través de una red de complejos pigmento-proteína con casi un cien por cien de eficiencia.

En estudios previos, él y su grupo de investigación usaron una técnica basada en el láser, que desarrollaron para rastrear el flujo de energía de activación a través del tiempo y del espacio.

Ahora, por primera vez, han conseguido conectar ese flujo a funciones de transferencia de energía. Lo han hecho mediante la estrategia de proporcionar enlaces directos entre estructuras atómicas y electrónicas en los complejos pigmento-proteína.

En su estudio, los investigadores trabajaron con las funciones de transferencia de energía dentro de la proteína fotosintética FMO, un complejo en ciertas bacterias que sirve como un sistema modelo debido que consta de sólo siete moléculas de pigmento que se han caracterizado de manera detallada.

La línea de investigación es prometedora, y se espera conseguir avances importantes en ella.

La reingeniería de la fotosíntesis para hacer medicinas, ingredientes u otras sustancias de interés

Los pequeños paquetes de clorofila que hacen las plantas verdes han sido rediseñados en un avance hacia la transformación de plantas en bio-fábricas que hacen que los ingredientes para medicinas, compuestos, ingredientes, etc.

Un trabajo de investigación informa de avances en la reingeniería de la fotosíntesis para para transformar las plantas en bio-fábricas que fabrican ingredientes de alto valor para la medicinas, telas, combustibles y otros productos.

Poul Erik Jensen y sus colegas explican que la fotosíntesis hace más que transformar el dióxido de carbono y agua en azúcares y oxígeno y generar energía. Ese proceso también produce una gran cantidad de compuestos químicos naturales, muchos de los cuales tienen usos potenciales como medicamentos y otros productos comerciales.

Sin embargo, la evolución ha compartimentado esas funciones en dos áreas separadas de las células vegetales. Por un lado, los cloroplastos, los paquetes de clorofila que hacen a las plantas verdes generar energía y producir azúcar y oxígeno. Otra estructura, el retículo endoplasmático, produce una amplia gama de productos químicos naturales.

El informe describe cómo romper esa compartimentación evolutiva mediante la reubicación de una vía metabólica completa necesaria para la producción de productos químicos bioactivos naturales en el cloroplasto. Esto abre la vía para la síntesis de una amplia gama de compuestos químicos por parte del cloroplasto.

La información la da a conocer el boletín de la ACS, American Chemical Society, y en él se puede acceder al artículo original.

Descubrimiento importante en la eficacia de la fotosíntesis

Científicos de todo el mundo han estado estudiando las cuestiones relacionadas de cómo las plantas utilizan colores claros para la fotosíntesis más de 70 años.

Ahora, una investigación sobre la eficacia de la fotosíntesis en las distintas condiciones de iluminación ha respondido a algunas de las preguntas más importantes. Se ha demostrado que las plantas de manera eficiente adaptan sus hojas con los colores de luz, de esta manera, utilizar la luz disponible tan eficazmente posible.

Por otra parte, los científicos descubrieron que los pigmentos de las hojas que no están directamente implicados en la fotosíntesis, absorben la luz y no la usan para la fotosíntesis.

Este descubrimiento podría conducir al desarrollo de las plantas que producen más alimentos mediante la reducción de la cantidad de estos pigmentos no fotosintéticos.

Esto se aplica principalmente a cultivos, tales como invernaderos, donde al menos algunos de los pigmentos no fotosintéticos tienen una función protectora, por ejemplo contra los rayos UV o daños por insectos.

Estos factores son menos importantes en el cultivo en interior que en campo abierto.

El descubrimiento podrá ser utilizado con fines mucho más productivos en los cultivos y obtener una mayor producción de las mismos en periodos más cortos de tiempos.

Bacterias marinas podrían proporcionar grandes avances para paneles solares

Las bacterias que habitan en las profundidades del mar, a más de un kilómetro bajo la superficie del océano, donde la luz es escasa, han adaptado formas biológicas que les permiten aprovechar de la mejor manera las diminutas cantidades de luz que llegan hasta ellas.

Las bacterias que habitan en las profundidades del mar, a más de un kilómetro bajo la superficie del océano, donde la luz es escasa, han adaptado formas biológicas que les permiten aprovechar de la mejor manera las diminutas cantidades de luz que llegan hasta ellas y, en algunos casos, pueden usar la fotosíntesis para convertir el 100% de la luz que reciben en electricidad.

En contraste, un panel solar típico convierte alrededor del 15% de la luz que recibe en electricidad. Una nueva investigación de la Universidad de Cambridge decidió estudiar las proteínas captadoras de luz de las bacterias verdes sulfurosas para ver si pueden aportar avances en materia de energía solar y otros dispositivos eléctricos. La investigación se encuentra en un área conocida como biología cuántica.

Los organismos que realizan fotosíntesis usan una red de pigmentos que se mantienen en su lugar gracias a estructuras proteicas, o algo que los científicos llaman complejos proteína-pigmento, donde los electrones se cosechan. En muchos organismos, a medida que los electrones se mueven a través del sistema se pierde energía. Eso es diferente en las bacterias verdes sulfurosas, las cuales son capaces de mover los electrones a través de sus sistemas fotosintéticos sin perder energía en el camino. El aumento de la eficiencia en las células solares (que constituyen los paneles solares) es uno de los puntos más importantes de las firmas que se dedican a su elaboración. Cuanto mayor sea la eficiencia de las células, más electricidad puede ser creada por el panel y menos células se necesitan.

Las compañías solares han trabajado de forma diligente en estas innovaciones durante los últimos años a medida que los paneles solares básicos se vuelven objeto de consumo general. Por ejemplo, Alta Derviches fabrica células que pueden aprovechar hasta un 28,8% de la luz del sol. Pero esos tipos de células solares son costosas y muchas aún se encuentran en fases de investigación y desarrollo.

Científicos aplican principios de la fotosíntesis para abastecer de energía al mundo

Científicos aplicaron los principios de la fotosíntesis para desarrollar una nueva forma de producir hidrógeno que ofrece una posible solución a los problemas mundiales de energía.

Los investigadores afirman que este hallazgo podría ayudar a destrabar el potencial del hidrógeno como fuente limpia, barata y confiable de energía. A diferencia de los combustibles fósiles, el hidrógeno se puede quemar para producir energía sin generar emisiones. Es el elemento más abundante en el planeta.

El gas hidrógeno se produce separando el agua en los elementos que la constituyen: hidrógeno y oxígeno. Pero durante décadas los científicos han batallado para encontrar una forma de no extraer ambos elementos al mismo tiempo, lo cual constituiría un procedimiento más eficiente y reduciría el riesgo de explosiones peligrosas.

Científicos de la Universidad de Glasgow (Escocia) explican a grandes rasgos el método con el que han logrado reproducir la forma en que las plantas utilizan la energía del Sol para dividir las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno en momentos separados y en ubicaciones físicas diferentes.

Los expertos lo anunciaron como un “importante” descubrimiento, y señalaron que podría llegar a hacer del hidrógeno una fuente viable de energía. Hasta ahora los científicos han separado átomos de hidrógeno y oxígeno usando electrólisis, que implica pasar una corriente eléctrica por agua. Es un procedimiento que consume mucha energía y potencialmente explosivo, porque el oxígeno y el hidrógeno se retiran al mismo tiempo.

Como el hidrógeno no se

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