La fotosíntesis artificial es uno de los procesos más complejos que no solo servirá para desarrollar energía renovable, sino también para ayudar a mitigar el cambio climático mediante la eliminación del dióxido de carbono de la atmósfera. Como lo sugiere su nombre, este campo permite un proceso similar al de las plantas, dividiendo moléculas de agua en energía, canalizable por medio del hidrógeno y oxígeno apto para respirar utilizando la luz solar natural, y de esta manera hacer este proceso más eficiente energéticamente.
Si los científicos pueden descubrir cómo recrear el proceso en el que las plantas convierten el CO2 (agente que provoca el calentamiento del clima) en energía limpia, podríamos desarrollar dicha energía en forma ilimitada teóricamente, no solo para las personas en el planeta tierra, sino también para las personas que (con suerte) algún día necesitarán aire y energía limpia para explorar y desarrollar estructuras habitables en el espacio. Es una ambición que al menos se remonta a un artículo de Science de 1912, sin embargo no es tan sencillo ya que requiere el uso de catalizadores costosos y contaminantes.
Afortunadamente, un grupo de investigadores del St. John's College de la Universidad de Cambridge, declaran la posibilidad de haber descubierto una solución al dividir con éxito las moléculas de oxígeno e hidrógeno en el agua mediante una combinación de procesos naturales y tecnologías artificiales. Este proceso se denomina fotosíntesis semi-artificial y dicen que podría ayudar a revolucionar el desarrollo de la energía renovable.
"La fotosíntesis natural puede considerarse como el plan biológico para la conversión de la energía solar en energía química y combustibles solares", explicó la primera autora, Katarzyna Sokó, en un correo electrónico a Inverse. "Comparado con la fotosíntesis natural, este nuevo sistema hace un uso más eficiente del espectro de luz solar, ofrece altos rendimientos de conversión y evita varias vías metabólicas competitivas, lo cual no se puede lograr utilizando solo la biología sintética o la ciencia de los materiales”.
¿Qué es la fotosíntesis semiartificial?
La fotosíntesis semi artificial, es un campo de investigación relativamente nueva, trata de recrear la fotosíntesis utilizando una combinación de biología sintética y ciencia de los materiales guiándose en las aplicaciones de energía renovable. El estudio de Cambridge se centró en una enzima que se encuentra en las algas llamada Hydrogenase, que solía dividir las moléculas de hidrógeno y agua en un proceso que dejó de ocurrir naturalmente porque ya no es necesario para la supervivencia de las algas.
"Nuestro trabajo proporciona la caja de herramientas que contribuye el desarrollo de futuros sistemas semi-artificiales para la conversión de energía y el "e-cableado" de otras vías fotosintéticas", agregó Sokó. "Por ejemplo, la aplicación del sistema tándem semiartificial podría expandirse más allá de la reacción de división por agua agua, a una gama más amplia de reacciones por fotocatalizadores, como la conversión del gas CO2 de efecto invernadero, en un combustible”.
Por ahora, el dispositivo es solo una prueba de concepto. Sokó explicó que es relativamente frágil para aplicaciones industriales. La conclusión más alentadora podría ser el hecho de que investigadores de distintas áreas y de experiencias diferentes, puedan colaborar para resolver un problema tan importante.
"Fue sorprendentemente desafiante la cantidad de campos multidisciplinarios y áreas de especialización que se necesitaban para desarrollar este sistema, incluidos los materiales, la nanotecnología, la química inorgánica, la química sintética y la bioquímica", dijo. "Llevó muchos años de investigación y colaboración para obtener conocimiento necesario".
Los investigadores consideran que estas innovaciones son esenciales, no solo para garantizar un futuro de energía renovable, sino también para garantizar que las naves espaciales del futuro puedan viajar largas distancias. En julio de 2018 un grupo internacional de científicos produjo un documento sobre cómo realizar experimentos foto-electroquímicos en entornos de gravedad cero.
El objetivo del proyecto es buscar formas en que los investigadores puedan realizar experimentos como el del equipo de Cambridge, pero en el espacio.
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