El sol proporciona la fuente más abundante de energía del planeta. Sin embargo, sólo una pequeña parte de la radiación solar que llega a la Tierra es convertida en energía útil.
Para ayudar a resolver este problema, un equipo de investigadores de la Universidad de Georgia (EEUU) miraron a la naturaleza en busca de inspiración, y han desarrollado una nueva tecnología que hace posible el uso de las plantas para generar electricidad.
«La energía limpia es la necesidad principal de este siglo», afirma Ramaraja Ramasamy, profesor de la Escuela Superior de Ingeniería de la Universidad de Georgia y autor de un artículo que describe el proceso desarrollado en el Journal of Energy and Environmental Science. «Este método podría, algún día, transformar nuestra capacidad de generar energía limpia a partir de la luz solar mediante sistemas basados en plantas”, asegura el científico.
Imitar a los vegetales
Las plantas son los campeones indiscutibles de la energía solar. Tras miles de millones de años de evolución, la mayoría de ellas operan con una eficiencia cuántica de casi el 100%, lo que supone que por cada fotón de luz solar que una planta captura, produce el mismo número de electrones.
Imitar esta capacidad podría mejorar la eficiencia energética de los paneles solares, que por lo general operan a niveles de eficiencia de entre el 12 y el 17%.
Durante la fotosíntesis, las plantas utilizan la luz solar para dividir átomos de agua en hidrógeno y oxígeno, un proceso que produce electrones. Estos electrones recién liberados ayudan a crear los azúcares que las plantas utilizan tanto como alimento como para impulsar su crecimiento y su función reproductiva.
«Hemos desarrollado una manera de interrumpir la fotosíntesis para poder capturar esos electrones, antes de que la planta los use para generar estos azúcares», explica Ramasamy.
En qué consiste
La tecnología de Ramasamy implica la separación de estructuras presentes en células vegetales llamadas tilacoides, que son responsables de la captura y el almacenamiento de la energía de la luz solar.
Manipulando en concreto las proteínas contenidas en las tilacoides, los investigadores consiguieron interrumpir la vía por la fluyen los electrones.
Estas tilacoides modificadas fueron inmovilizadas en un soporte especialmente diseñado con nanotubos de carbono, que son estructuras cilíndricas unas 50.000 veces más finas que un cabello humano.
Los nanotubos actúan como un conductor eléctrico, capturando los electrones liberados por el material vegetal y enviándolos por un cable. En experimentos a pequeña escala, este método produjo niveles de corriente eléctrica en órdenes de magnitud mayores que los reportados previamente en sistemas similares.
Un sistema prometedor
Ramasamy advierte que aún que mucho más trabajo por hacer antes de que esta tecnología llegue a comercializarse, pero él y sus colaboradores trabajan ya por mejorar su estabilidad y rendimiento.
«A corto plazo, esta tecnología podría utilizarse con sensores remotos u otros equipos electrónicos portátiles que requieren poca energía para funcionar», afirma.
Pero, «si fuéramos capaces de aprovechar tecnologías como las de la ingeniería genética para mejorar la estabilidad de los mecanismos fotosintéticos de plantas, tengo esperanzas de que este sistema pueda llegar a competir en un futuro con los paneles solares tradicionales», continúa Ramasamy.
«Hemos descubierto algo muy prometedor, que sin duda vale la pena seguir explorando. La producción eléctrica conseguida hasta ahora es modesta, pero hace solo 30 años, las células de combustible de hidrógeno se encontraban en sus estadios iniciales, y ahora alimentan a coches eléctricos, autobuses e incluso a edificios», compara el investigador.
Referencia bibliográfica:
Jessica O. Calkins, Yogeswaran Umasankar, Hugh O’Neill, Ramaraja P. Ramasamy. High photo-electrochemical activity of thylakoid–carbon nanotube composites for photosynthetic energy conversion. Energy & Environmental Science (2013). DOI: 10.1039/C3EE40634B.