Nanohilos y bacterias modificadas, una posible solución para generar combustibles a partir de la fotosíntesis artificial


Un experto en Nanociencia encontró la manera de imitar el funcionamiento de las hojas de las plantas durante la fotosíntesis y convertir el agua y el dióxido de carbono en algunos de los productos químicos más utilizados por el ser humano, incluidos los combustibles.

El químico Peidong Yang, de la Universidad de California, encabeza un equipo que logró construir un sistema de fotosíntesis artificial híbrido capaz de hacer el mismo trabajo de la naturaleza, recurriendo para ello al uso de materiales inorgánicos, como los nanohilos, y orgánicos, como las bacterias modificadas, para  lograr la síntesis de solar a químico.

nanaohilos

Cultivo de nanohilos de silicio.

La idea de imitar artificialmente la fotosíntesis de las plantas cobró fuerzas durante la segunda mitad del siglo pasado, motivada principalmente por la búsqueda de una solución para la producción limpia, verde y sostenible de los productos químicos derivados del petróleo, que ha tenido un lento desarrollo, debido principalmente a que se estaba trabajando bajo enfoques puramente artificiales o puramente biológicos.

Para lograr su objetivo, el equipo de Yang, financiado por la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de los EE.UU., mejoró un diseño básico de fotosíntesis artificial desarrollado en la década de 1970 en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable. El sistema tiene dos electrodos sensibles a la luz recubiertos con un catalizador  (en este caso, de níquel, por ser más económico) para dividir el agua en oxígeno e hidrógeno.

Para aumentar la eficiencia de la reacción, los científicos de Berkeley decidieron utilizar matrices de nanohilos de silicio y otros semiconductores inorgánicos con la alta especificidad en lugar de los electrodos originales. Debido a que estos nuevos componentes contienen 100 veces el área de superficie de electrodos planos que podría encajar en el mismo espacio, ayudan a aumentar la densidad de potencia y la cantidad de energía capaz de ser producida.

Fotosíntesis artificial: El uso de bacterias modificadas como biocatalizadores

La descomposición del agua en sus componentes es sólo una parte del proceso de fotosíntesis (la más sencilla, por así decirlo), ya en la naturaleza las plantas aprovechan el hidrógeno obtenido para convertir el carbono del aire en moléculas complejas.

Para replicar artificialmente esta fase, Yang recurrió a bacterias modificadas genéticamente enclavadas en medio de los nanohilos y que funcionan como “catalizadores de vida”, tomando el hidrógeno obtenido de la descomposición del agua y combinándolo con dióxido de carbono para producir metano y otros hidrocarburos que pueden ser utilizados para la producción de combustibles o plásticos.

Uno de los microorganismos utilizados como biocatalizador es la Moorella thermoacetica, una bacteria originalmente no fotosintética modificada con nanopartículas de sulfuro de cadmio, lo que le permitió realizar la fotosíntesis artificial de ácido acético a partir de dióxido de carbono.

Las evaluaciones y mediciones realizadas por el equipo de científicos han permitido verificar, hasta ahora, que el sistema híbrido de nanohilos y bacterias modificadas es tan eficiente como la fotosíntesis natural.

Fuentes: Technology Review/Berkeley Lab




Ruben

Rubén es editor del sitio desde el año 2010. Colabora regularmente escribiendo noticias sobre tecnología, software, negocios, gadgets y ciencia. Sus intereses son Tecnología y Relaciones internacionales, tópico con el que también colabora en otros medios de publicación web.

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