La fotosíntesis es el proceso que usan las plantas para convertir la luz del Sol en energía. El oxígeno que se produce como producto de la fotosíntesis es cuando el agua absorbida por la planta se divide. Esta es una de las reacciones más importantes del planeta porque es la fuente principal de casi todo el oxígeno que hay en el mundo. El hidrógeno, el cual se produce cuando el agua se divide podría potencialmente ser un producto verde y una fuente ilimitada de energía renovable.
En un nuevo estudio, llevado a cabo por académicos del St John’s College, en la Universidad de Cambridge, usaron una fotosíntesis semi-artificial para explorar nuevas formas de producir y guardar la energía solar. Usaron la luz del Sol para convertir el agua en hidrógeno y oxígeno, usando una mezcla de componentes biológicos y tecnologías hechas por el hombre.
La investigación podría ser un sistema revolucionario para hacerse de energía renovable. En un artículo publicado en Nature Energy, se bosqueja como los académicos del Laboratorio Reisner en Cambridge desarrollaron su plataforma para lograr la división del agua in necesidad de ayuda externa y sólo usando la luz solar. El método desarrollado también pudo absorber más luz solar que en la fotosíntesis.
Katarzyna Sokó, la primera autora del artículo y estudiante de doctorado, dijo: “la fotosíntesis natural no es eficiente porque ésta evolucionó para simplemente lograr la supervivencia, lo que vendría a ser 1 a 2 por ciento de la energía que podría potencialmente convertirse y guardarse”.
Hay que decir que la fotosíntesis artificial ha estado por muchas décadas con nosotros, pero no había sido usada de forma muy exitosa para crear energía renovable porque se basa en el uso de catalizadores, los cuales son costosos y muchas veces tóxicos. La investigación en Cambridge es parte de un campo emergente de fotosíntesis semi-artificial que intenta brincarse las limitaciones de la fotosíntesis artificial, usando enzimas para crear la reacción deseada.
Sokó y su equipo no solamente mejoraron la cantidad de energía producida y guardada, sino que pudieron reactivar el proceso en las algas que había estado dormido por milenios. La estudiante explica: “La hidrogenasa es una enzima presente en el alga que es capaz de reducir los protones en hidrógeno. Durante la evolución este proceso se desactivó porque no eras necesario para sobrevivir pero nosotros hemos podido brincar esta inactividad para lograr la reacción que queríamos, que era separar el agua en hidrógeno y oxígeno”. Esto, de acuerdo a la investigadora, podría ser capaz de crear un modelo para la conversión de energía solar, que finalmente es abundante y gratuita.
Este es el primer modelo que usa la hidrogenasa de manera exitosa junto con el sistema photosystem II, para crear una fotosíntesis semi-artificial que solamente funciona con energía solar. De acuerdo al Dr. Erwin Reisner, jefe del laboratorio que lleva su nombre, un “fellow” de la Universidad de Cambridge y uno de los autores del artículo, lo describe como un “parteaguas”.
El Dr. Reisner explica: “este trabajo logra eliminar los retos más complejos asociados con la integración de componentes biológicos y orgánicos en materiales inorgánicos para el armado de dispositivos semi-artificiales, lo que abre toda un espectro de posibilidades para sistemas futuros para la conversión de energía solar”.
Más información del artículo: Katarzyna P. Sokó et al, Bias-free photoelectrochemical water splitting with photosystem II on a dye-sensitized photoanode wired to hydrogenase, Nature Energy (2018).
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