Tendencias21
Imitan a la fotosíntesis con una 'hoja artificial'

Imitan a la fotosíntesis con una 'hoja artificial'

Científicos de Harvard han imitado la fotosíntesis de las plantas diseñando una ‘hoja artificial’ que transforma la energía solar en el combustible líquido isopropanol, gracias a una bacteria rediseñada metabólicamente. Ya han conseguido una eficiencia del 1%, similar a la de las plantas, y su objetivo es llegar al 5%.

Imitan a la fotosíntesis con una 'hoja artificial' Cosechar la luz solar es un truco que las plantas dominan desde hace más de mil millones de años, usando la energía solar para alimentarse del aire y el agua de su entorno en el proceso que conocemos como fotosíntesis.

Los científicos también han descubierto la manera de aprovechar la energía solar, usando la electricidad de células fotovoltaicas para producir hidrógeno que se puede utilizar más adelante en pilas de combustible. Pero el hidrógeno no ha logrado hacerse popular como combustible práctico para los coches o para generar energía en un mundo diseñado en torno a los combustibles líquidos.

Ahora los científicos de un equipo que incluye la Facultad de Artes y Ciencias, la Escuela de Medicina y el Instituto Wyss de Ingeniería Inspirada en la Biología, todos ellos de la Universidad de Harvard (Cambridge, Massachusetts, EE.UU.), han creado un sistema que utiliza bacterias para convertir la energía solar en un combustible líquido. Su trabajo integra una «hoja artificial», que utiliza un catalizador para hacer que la luz solar divida el agua en hidrógeno y oxígeno, con una bacteria diseñada para convertir el dióxido de carbono+hidrógeno en el combustible líquido isopropanol.

Los resultados se han publicado en PNAS. Pamela Silver, catedrática de Bioquímica y Biología de Sistemas en la Escuela de Medicina y autora del trabajo, llama al sistema «hoja biónica», un guiño a la hoja artificial inventada por el autor principal del artículo, Daniel Nocera, profesor de Energía de la Universidad.

«Esta es una prueba de concepto de que hay una forma de cosechar la energía solar y almacenarla en forma de combustible líquido», explica Silver, que fue una de las fundadoras de Wyss, en la información de Harvard.

El comienzo

Silver y Nocera comenzaron a colaborar hace dos años, poco después de Nocera llegara a Harvard procedente de MIT. Compartían un interés en la «energía personalizada», es decir, producir la energía a nivel local, frente al sistema actual, que en el ejemplo del petróleo significa que la producción está centralizada y luego se envía a las estaciones de servicio. La energía local sería interesante para los países en desarrollo.

«No es que estamos tratando de hacer un sistema super-enrevesado», explica Silver. «Estamos buscando la simplicidad y la facilidad de uso.»

En una línea similar, la hoja artificial de Nocera utiliza catalizadores preparados a partir de materiales que son baratos y fácilmente accesibles. «Los catalizadores que hice están muy bien adaptados y son compatibles con las condiciones de crecimiento que necesitan los organismos vivos, como una bacteria», señala Nocera.

En el nuevo sistema, una vez que la hoja artificial produce oxígeno e hidrógeno, el hidrógeno alimenta a una bacteria llamada Ralstonia eutropha. Una enzima transforma el hidrógeno en protones y electrones, y luego los combina con dióxido de carbono para la replicación -hacer más células-. Imitan a la fotosíntesis con una 'hoja artificial' La bacteria

A continuación, basándose en los descubrimientos realizados previamente por Anthony Sinskey, profesor de microbiología y de ciencias de la salud y tecnología en MIT (Massachusetts Institute of Technology), se diseñan metabólicamente nuevas vías en la bacteria para hacer isopropanol.

«La ventaja de hacer una interfaz entre el catalizador inorgánico y la biología es que tienes una plataforma sin precedentes para la síntesis química, que no se consigue con catalizadores inorgánicos solamente», explica Brendan Colón, un estudiante de doctorado en biología de sistemas en el laboratorio de Silver, y co-autor del artículo. «La producción de energía solar a química es el corazón de este trabajo, y hasta ahora hemos estado utilizando plantas para eso, pero estamos usando la capacidad sin precedentes de la biología para hacer un montón de compuestos.»

Los mismos principios se podrían emplear para producir medicamentos como vitaminas en pequeñas cantidades, añade Silver.

El reto inmediato del equipo es aumentar la capacidad de la hoja biónica para transformar la energía solar en biomasa mediante la optimización del catalizador y las bacterias. Su meta es un 5 por ciento de eficiencia, en comparación con la tasa del 1 por ciento de eficiencia de la fotosíntesis natural.

«Estamos casi a una tasa del 1 por ciento de eficiencia en la conversión de la luz solar en isopropanol», explica Nocera. «Ha habido 2.600 millones años de evolución, y Pam[ela] y yo trabajando juntos un año y medio ya hemos logrado la eficiencia de la fotosíntesis.» Referencia bibliográfica:

Joseph P. Torella, Christopher J. Gagliardi, Janice S. Chen, D. Kwabena Bediako, Brendan Colón, Jeffery C. Way, Pamela A. Silver, Daniel G. Nocera: Efficient solar-to-fuels production from a hybrid microbial–water-splitting catalyst system. Proceedings of the National Academy of Sciences (2015). DOI: 10.1073/pnas.1424872112

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Una pequeña luna de Saturno parecida a la “Estrella de la Muerte” de Star Wars contiene un océano oculto 8 febrero, 2024
    Por debajo de la superficie repleta de cráteres de Mimas, una de las lunas más pequeñas de Saturno, se esconde un océano global de agua líquida de reciente formación. El satélite posee tan sólo unos 400 kilómetros de diámetro y presenta un notable parecido con la “Estrella de la Muerte”, una estación espacial imperial que […]
    Pablo Javier Piacente
  • Logran controlar un objeto virtual con la mente durante un sueño lúcido 8 febrero, 2024
    Un grupo de participantes en un nuevo estudio científico logró manejar un vehículo virtual a través de un avatar únicamente con su mente, mientras sus cerebros permanecían en la fase REM del sueño. Además de profundizar en los misterios de la consciencia humana, la innovación podría facilitar el acceso a nuevos desarrollos tecnológicos, como un […]
    Pablo Javier Piacente
  • Un proyecto global trabaja para crear de forma colaborativa un cerebro robótico general 8 febrero, 2024
    El auge de la inteligencia artificial generativa impulsa un proyecto global que trabaja para crear un cerebro robótico general, capaz de generar androides como los que hemos visto hasta ahora solo en la ciencia ficción. Pero es cuestión de tiempo que convivamos con ellos en perfecta armonía. Ya no es una utopía.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • La IA está capacitada para resolver dilemas morales cuando conduce vehículos autónomos 8 febrero, 2024
    Los sistemas de IA muestran significativas similitudes éticas con las reacciones humanas ante dilemas morales, lo que los acreditan para conducir vehículos autónomos tal como lo harían las personas.
    Redacción T21
  • Los huracanes se están volviendo tan fuertes que ya no existen categorías para clasificarlos 7 febrero, 2024
    Cinco tormentas en la última década tuvieron velocidades de viento que pertenecen a una hipotética categoría 6 en la escala de huracanes Saffir-Simpson: el fenómeno obligaría a los científicos a crear una nueva clasificación, capaz de reflejar la virulencia de los huracanes en la actualidad. Las causas principales del fenómeno tienen su origen en el […]
    Pablo Javier Piacente
  • Un asteroide habría explotado sobre la Antártida hace unos 2,5 millones de años 7 febrero, 2024
    Un asteroide se desintegró sobre el continente antártico hace aproximadamente 2,5 millones de años: la evidencia proviene de un análisis químico de más de 100 pequeños trozos de roca extraterrestre, que se han preservado dentro de las enormes capas de hielo. Hasta el momento, solo se conocen otros dos eventos de explosiones aéreas antiguas en […]
    Pablo Javier Piacente
  • Crean la primera niña de inteligencia artificial del mundo 7 febrero, 2024
    La primera niña IA del mundo ha sido creada por científicos chinos, que la han dotado de emociones e intelecto y de la capacidad de aprender de forma autónoma. Se comporta como si tuviera tres o cuatro años y representa un avance significativo para el campo de la inteligencia artificial general.
    Redacción T21
  • Oponerse a la regulación de los pesticidas no es la solución al problema de los agricultores 7 febrero, 2024
    Los agricultores que se movilizan en España y Europa se oponen con firmeza a las nuevas regulaciones europeas en materia de pesticidas, lo que representa una amenaza mayor para la salud pública que tener una central nuclear al lado de casa: estos químicos han costado miles de vidas y enfermos crónicos, al tiempo que han […]
    Eduardo Costas | Catedrático de la UCM y Académico de Farmacia
  • El arte existió antes del surgimiento de los humanos modernos 6 febrero, 2024
    Nuevas investigaciones sugieren que nuestros parientes humanos arcaicos, como los neandertales, ya contaban con las capacidades cognitivas para desarrollar arte: el hallazgo de ejemplos cada vez más antiguos de expresión artística en el registro arqueológico confirmaría esta hipótesis. Sin embargo, aún se discute si estas manifestaciones creativas pueden catalogarse como arte.
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren una nueva supertierra que podría ser un mundo habitable 6 febrero, 2024
    Un planeta extrasolar del tipo supertierra, denominado TOI-715 b y aproximadamente una vez y media más ancho que la Tierra, podría ser capaz de albergar vida: orbita dentro de la zona habitable de una enana roja, a escasa distancia de nuestro planeta. Además, podría estar acompañado de otro cuerpo planetario, con un tamaño casi idéntico al […]
    Pablo Javier Piacente