La fotosíntesis ha inspirado a la ciencia y, en muchos sentidos, la biomimética se ha convertido en la gran esperanza de una sociedad moderna baja en carbono. Veamos tres avances recientes en este campo, proyectos científicos que andan a vueltas con la fotosíntesis, confiando ciegamente en ella y logrando grandes avances.
Los tres son tan sorprendentes como prometedores. Las preguntas ahora son: ¿lograrán optimizarse, estallarán? ¿Dejarán obsoletos los combustibles fósiles e incluso otras energías verdes?, ¿Realmente conseguirán cambiar el mundo, se convertirán en energías revolucionarias salvadoras del planeta? Muchas preguntas, cuando además son experimentos muy nuevos. Solo el tiempo tiene la respuesta…
Fotosíntesis inversa como biocombustible
La propuesta de científicos daneses, cuyo resultado han publicado en la revisa Nature Communication, consiste en darle la vuelta a la tortilla. En lugar de reproducir el mecanismo de la fotosíntesis en el laboratorio siguiendo las leyes de la naturaleza, lo han hecho a la inversa.
No puede negarse que la idea es ingeniosa. El proceso mental que ha inspirado esta idea está lleno de lógica. A saber: si las plantas fabrican su alimento a partir de sustancias inorgánicas (razón por la que se les llama seres autótrofos) mediante la fotosíntesis, en la que se utiliza el sol como fuente de energía, nosotros vamos a ponernos como objetivo convertir aquella en generadora de energía.
¿Pero, cómo hacerlo? Responder a esta pregunta del millón ha sido posible tirando de biomimética, la apasionante ciencia que se inspira en la naturaleza para encontrar respuestas increíbles a preguntas que parecían no tenerlas. En este caso, la tecnología de la fotosíntesis inversa es capaz de obtener energía verde.
En concreto, se ha conseguido utilizando la biomasa procedente de las plantas, pero entenderlo requiere partir del concepto de fotosíntesis. Bastará con recordar que la clorofila les ayuda a captar la luz del sol, y es a través de su captura las plantas pueden llevar a cabo el proceso que les permite alimentarse.
Básicamente, convierten la luz en energía para absorber el CO2 del aire, que también captan con sus hojas. Además, junto con el agua que absorben sus raíces consiguen formar glucosa, y es esa energía la que lo hace posible.
La energía se produce gracias a la luz y a la clorofila, tanto a través de una cadena de electrones que transportan la luz como en lo que se ha venido a denominar la energetización de los electrones del agua, que tampoco sería posible sin ésta. No en vano, más allá de ser un pigmento, la clorofila actúa en un doble sentido, jugando un papel clave como receptor y conversor de la energía solar en energía química.
La fotosíntesis inversa busca la obtención de energía limpia. Su base teórica consiste, tal y como dice su propio nombre, en revertir el proceso para lograr este objetivo.
En concreto, se busca liberar energía y otros productos químicos partiendo de la biomasa creada por las plantas, idealmente para conseguir energía limpia capaz de abastecer a la industria.
Se trata de una investigación todavía incipiente, que emula procesos naturales que llevan a cabo algunos hongos parásitos de las plantas.
Para tratar de lograrlo, sacaron partido del uso de la monooxigenasa, una enzima natural muy utilizada para producir biocumbustibles. Al necesitar tomar electrones de una molécula donadora, la clorofila encajó a las mil maravillas.
A su vez, puesto que la clorofila pasó a ser clave, también la luz del sol se convirtió en esencial en este experimento de fotosíntesis invertida. A partir de estos dos elementos se siguió la misma mecánica que emplea la naturaleza, en la que todo comienza con este pigmento de color verde, responsable de la fotosíntesis.
Alcanzado este punto se siguió el mismo proceso que lleva a cabo la fotosíntesis, pero en sentido contrario. En dicho intento, la monooxigenasa digiere la biomasa, con lo que se libera energía. Un proceso que bajo la luz del sol se resuelve en apenas cinco minutos. De lo contrario, tarda alrededor de 24 horas. Por lo tanto, el objetivo es conseguir la primera opción para convertirla en una fuente de energía factible, lista para su generación y uso casi en tiempo real.
Fotosíntesis artificial: la hoja mágica
La creación de una hoja artificial que hace la fotosíntesis a partir de materia inorgánica es otro gran invento. Anterior al de la fotosíntesis inversa, pero también relativamente nuevo, por su aspecto pueden considerarse una curiosa versión de los paneles solares.
En este caso, sin embargo, no se produce energía, pero sí oxígeno, con lo que las posibilidades de uso son tremendamente versátiles. Entre otras, oxigenar atmósferas interiores actuando como filtros de aire biológicos o productores de oxígeno permanentes, con lo que supone un ahorro energético, pues evitamos el uso de aparatos de tratamiento ambiental.
O, por ejemplo, si se utilizan para oxigenar el interior de un cohete en el espacio, evitaríamos tener que cargar tanques de oxígeno líquido, con lo que se podrían realizar misiones mucho más largas. De nuevo, se trata de un ahorro energético indirecto.
Puestos a soñar, incluso nos permitiría vivir en otros planetas, o crear un nuevo lugar donde vivir en el fondo del mar. Sus usos, en definitiva, son tantos como nos dicte la imaginación, pero lo realmente importante es que se haya inventado.
El padre de la criatura es Julián Melchorri, estudiante del Colegio Real de Artes de Londres. Se trata de un material sintético que necesita agua y luz para realizar esta fotosíntesis paralela, con lo que basta con que hay humedad ambiental y luz para lograrlo.
Más allá de la increíble utilidad que pueda tener, resulta sorprendente cómo ha conseguido un material fotosintético que realiza las funciones de cualquier hoja. Casi diríamos que está vivo. Según cuenta su creador, lo consiguió extrayendo los cloroplastos de las células vegetales (los orgánulos donde se realiza la fotosíntesis) y colocándolas dentro de una fibra de seda que actúa de estructura. De este modo, la planta sigue comportándose como tal.
Ciberplantas, energía verde
La fotosíntesis también está detrás de la creación de las primeras ciberplantas, concebidas como unas plantas energéticas. De nuevo, el objetivo es crear energía limpia y sostenible.
La propuesta parte de científicos de la Linköping University, en Suecia, cuyo logro ha sido integrar un polímero conductor de electricidad en una rosa de jardín. Tras la operación, la rosa sigue viviendo, tan ricamente. Sin embargo, no es una rosa normal. Y no porque sea la del principito, única por el cariño que le tiene. También aquí lo importante es invisible a los ojos, pero
El truco no es distinto que el que se realiza cundo se quiere coloreal las flores mediante agua tintada. Casi casi el truco del almendruco, pero esta vez, sin embargo, se ha añadido un polímero soluble en el agua, haciendo que pueda conducir la electricidad.
El resultado es una planta aparentemente normal, que nos sirve como si de un cable se tratase. Incluso puede convertirse en un circuito eléctrico. Las posibilidades son casi infinitas, sobre todo teniendo en cuenta las exigencias de la actual revolución digital.
Entre otras posibilidades podríamos “incorporar sensores en las plantas y usar la energía formada en la clorofila, crear antenas ecológicas o producir nuevos materiales”, apunta Magnus Berggren, líder de la investigación. Por descontado, las posibilidades dentro de la domótica también son inimaginables. De hecho, por ahora solo sirve de apoyo para alimentar sistemas que exijan poca energía. En el futuro, quién sabe, quizá también podrían florecer nuevas posibilidades.
