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Fotosíntesis artificial
El cambio climático genera múltiples afectaciones en todo el mundo, ocasionando condiciones meteorológicas extremas y riesgos para el medio ambiente y la salud. Una de las causas de esta problemática son los gases de efecto invernadero. El CO2, uno de los principales compuestos de esta mezcla de gases, se produce primeramente por actividad humana, representando más del 60 por ciento de la afectación causada por el hombre.
Naturalmente, los organismos fotosintéticos como las plantas, algas y algunas bacterias cumplen la función de captar el bióxido de carbono del ambiente para metabolizarlo en azucares necesarias para su existencia. Para que este proceso suceda requieren de agua y luz solar, dando como producto secundario oxígeno, vital para el ser humano.
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Tiempo atrás, el ciclo del carbón se cumplía satisfactoriamente con la participación de los organismos fotosintéticos, no obstante, el aumento en la producción de CO2 ha rebasado su capacidad de captación. Como propuesta ante esta situación, actualmente se llevan a cabo investigaciones en varios países sobre fotosíntesis artificial, las cuales pretenden imitar la fotosíntesis natural para producir combustibles y generar electricidad.
Adrián Morales Ríos
adrianmoralesrios@outlook.com Ingeniero Químico Industrial por el IPN. Sus líneas de especialidad se orientan al sector petrolero, con particular enfoque en la prospección petroquímica.
procesos es que el natural produce oxígeno, mientras que el artificial tiene por finalidad obtener (principalmente) hidrógeno, que puede ser utilizado como combustible, lo que a su vez genera como producto secundario agua, haciendo más eficiente el ciclo y, sobre todo, más limpio en comparación con los combustibles fósiles.
Algunos de los principales desarrollos internacionales se basan en la síntesis de catalizadores de bajo costo para separar las moléculas de agua y otros desarrollaron pigmentos que emulan la capacidad de las plantas para la recolección de luz solar. En México, el Centro Mexicano de Innovación en Energía Solar (CEMIE-Sol) trabaja en un proyecto de desarrollo de celdas solares de tercera generación que imitan el proceso de la fotosíntesis para la obtención de energía eléctrica.
trabajo enfocados en el tema, han conseguido reproducir por separado los diferentes pasos que componen el proceso de la fotosíntesis, ninguno ha conseguido articularlos para conseguir un procedimiento integral.
Es así que nace uno de los proyectos más prometedores, An Artificial Leaf, liderado por el profesor del Instituto Catalán de Investigación Química, José Ramón Galán Mascarós, desarrollo que involucra trece consorcios y una participación de científicos de Suiza, Alemania, Holanda, Francia, Reino Unido, Italia, Austria y España. El proyecto tiene por objetivo diseñar un prototipo que integre todas las reacciones químicas que suceden en la fotosíntesis. Se espera que el dispositivo tenga una eficiencia mayor que una hoja natural ya que, de acuerdo a estudios, cerca del 1 por ciento de la luz solar que llega a las plantas puede ser almacenada, mientras que lo desarrollado en el laboratorio ha arrojado eficiencias de entre el 10 y 12 por ciento.
Por ahora, se ha conseguido que el prototipo tenga el tamaño de una lata de refresco y que sea construido a partir de materiales como silicio, carbono, hierro y cobre; lo cual supone una ventaja sustancial ante los proyectos que utilizan catalizadores como el rutenio, elemento escaso en la tierra y de un elevado costo de producción.
“Aunque el proyecto no culmine en éxito, se espera que nuestros aciertos y errores fijen las bases para otros proyectos a gran escala”, apunta el profesor Galán. También añade que, de acuerdo a lo observado en sus experimentos, la fotosíntesis sintética podrá realizarse dentro de 15 años y que para cuando esto suceda, el esquema energético deberá haber cambiado, con modelos de suministro local y gasolineras que produzcan su propio combustible.
Asimismo, se espera que la fotosíntesis sintética no sólo presente una ventana para captación de bióxido de carbono y generación de hidrógeno, sino que, en un futuro no muy lejano, pueda sustituir al petróleo mediante la producción de compuestos que puedan ser utilizados en productos orgánicos, medicinas y plásticos.
