Avanses Tecnologicos

Actividad de Aplicación

Avances tecnológicos en fotosíntesis sintética

Hace unos días, la empresa tecnológica Panasonic dio a conocer algunos avances en las investigaciones que han estado llevando a cabo, relacionadas con el diseño de un dispositivo capaz de emular la fotosíntesis a partir de una serie de reacciones. Panasonic no es el primera que lleva a cabo este tipo de experimentos, pero es quien logró la mayor eficiencia hasta el momento.

Si bien los procesos llevados a cabo por las máquinas y los seres vivos no son exactamente iguales, la idea general es que ambos tienen la capacidad de tomar dióxido de carbono, agua y energía lumínica y transformarlos en oxígeno y algún carbohidrato.

La importancia de este logro, radica en que, en un futuro, se podrá utilizar el dióxido de carbono que es eliminado a la atmósfera por la actividad humana, y se le dará utilidad, gracias a la intervención de agua y luz solar.

La inminencia de una catástrofe climática por el calentamiento de la Tierra y por el exceso de CO2 en la atmósfera constituye una grave amenaza para la humanidad. El casquete del Polo del Norte se ha derretido considerablemente. Mantener o elevar el consumo mundial de hidrocarburos y las emisiones de CO2, seguramente, agravarán la crisis climática global. Al ritmo actual, para 2040 la concentración de CO2 del aire rebasaría el umbral de 550 partes por millón y la humanidad enfrentaría muy graves perturbaciones climáticas y ecológicas.

Los combustibles fósiles están viviendo sus últimos días. Por décadas, en todo el mundo, la localización de nuevas reservas petroleras ha mantenido una tendencia decreciente y la demanda de energéticos ha subido tanto que los especialistas ya analizan escenarios de 200 dólares o más por barril de petróleo en los próximos años. La recuperación mejorada de pozos petroleros existentes y la explotación en aguas profundas podrían dar un respiro de una o dos décadas, pero no más. Adicionalmente, no tenemos consensos para crecer en energía nuclear ni un acuerdo sobre construir nuevas presas hidroeléctricas porque inundarían poblaciones, cultivos o santuarios ecológicos. Tampoco se ha decidido si queremos unidades eólicas en nuestro entorno. Muchas poblaciones aledañas objetan las unidades eólicas por el ruido o invasión del paisaje. Quedan pocas opciones energéticas reales.

Afortunadamente hay una solución que ha estado a la luz del día millones de años. La naturaleza diseñó la fotosíntesis para que las plantas aprovecharan la energía lumínica del Sol como origen de la cadena energética y alimenticia que mueve al mundo. La fotosíntesis activa la formación de la gran variedad de moléculas que componen los organismos vivos y provee la energía para moverlos. La fotosíntesis convierte la radiación solar en enlaces químicos y moleculares que involucran principalmente al hidrógeno, al oxígeno y al carbón, así como a las moléculas de agua y a los hidrocarburos.

INTRODUCCIÓN

La fotosíntesis ‘luz’, ‘composición’, ’síntesis es la conversión de materia inorgánica en materia orgánica gracias a la energía que aporta la luz. En este proceso la energía luminosa se transforma en energía química estable, siendo el adenosín trifosfato (ATP) la primera molécula en la que queda almacenada esa energía química. Con posterioridad, el ATP se usa para sintetizar moléculas orgánicas de mayor estabilidad. Además, se debe de tener en cuenta que la vida en nuestro planeta se mantiene fundamentalmente gracias a la fotosíntesis que realizan las algas, en el medio acuático, y las plantas, en el medio terrestre, que tienen la capacidad de sintetizarmateria orgánica (imprescindible para la constitución de los seres vivos) partiendo de la luz y la materia inorgánica. De hecho, cada año los organismos fotosintetizadores fijan en forma de materia orgánica en torno a 100.000 millones de toneladas de carbono.

DESARROLLO

La fotosíntesis artificial es un campo de investigación que intenta imitar la fotosíntesis natural de las plantas, con el fin de convertirdióxido de carbono y agua en carbohidratos y en oxígeno, utilizando para ello la luz del Sol.

En la fotosíntesis natural intervienen docenas de enzimas que catalizan varias reacciones individuales, pero todo el proceso puede dividirse conceptualmente en dos fases principales que interactúan mediante moléculas transportadoras de energía: las reacciones luminosas, que dependen de la luz del Sol, y las reacciones oscuras, que pueden ocurrir en ausencia de luz. Estas reacciones tienen mucha importancia tanto desde el punto de vista científico como desde el punto de vista económico, dada su potencial aplicación en la explotación de la energía solar, sin embargo el proceso es tan complejo que aún en un laboratorio es difícil de replicar.

El término fotosíntesis artificial se aplica a aquellos procesos que, inspirados en la fotosíntesis natural, buscan utilizar la energía solar para producir otros tipos de energía que puedan ser aprovechados por el hombre de manera limpia y eficiente, de forma que en un futuro se pueda producir una «planta artificial» que sea capaz de almacenar energía en forma de compuestos orgánicos a partir de óxido carboxílico y aceite. Esto hace que la fotosíntesis artificial sea una tecnología atractiva no sólo desde el punto de vista práctico y económico, sino también desde el punto de vista ecológico, ya que potencialmente podría ayudar a mitigar o revertir algunos de los efectos adversos producidos por el consumo de combustibles

...