La generación de energía eléctrica utilizando estructuras moleculares extraídas de plantas y aprovechando los procesos fotosintéticos podría ser factible en un futuro cercano, si prospera la aplicación tecnológica de un descubrimiento realizado por un grupo de ingenieros e investigadores de la Universidad de Tennessee, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y de la Escuela Politécnica Federal de Suiza. El avance permitiría la producción de energía de forma sostenible y mucho más económica.
Barry D. Bruce, profesor de la Universidad de Tennessee, y Andreas Mershin, investigador del MIT, fueron los principales responsables de este grupo interdisciplinario de especialistas de distintas instituciones, que ha concretado este importante avance. El hallazgo se difundió a través de una nota de prensa del MIT, de un artículo de Newswise y de un informe de la revista especializada Nature: Scientific Reports.
Básicamente, lo que han hecho los científicos ha sido desarrollar un proceso que mejora la eficiencia de la generación de energía eléctrica utilizando estructuras moleculares extraídas de especies vegetales, y haciendo uso de procesos que ocurren durante la fotosíntesis. El avance biosolar presenta un gran potencial para generar electricidad ecológica de forma mucho más barata y sencilla.
Según Bruce, este sistema es un método ideal para la producción de energía sostenible, ya que es totalmente limpio desde el punto de vista ambiental y puede alcanzar una importante eficacia. A diferencia de los sistemas fotovoltaicos convencionales que se emplean en la energía solar, en este caso se utilizan materiales biológicos renovables en lugar de productos químicos tóxicos para la generación energética.
Mayor eficacia
Asimismo, el nuevo sistema requiere de menos tiempo, tierra y agua para producir energía que la mayoría de los biocombustibles. Para producir energía, los especialistas aprovecharon el poder de un componente clave de la fotosíntesis, conocido como fotosistema I (PSI), a partir de algas verde azuladas (cianobacterias).
Mediante procedimientos de bioingeniería, el complejo se utilizó para interactuar específicamente con un conductor, logrando que al iluminarse y provocar el proceso de fotosíntesis se produjera electricidad. Debido a las propiedades del sistema creado, el mismo se autoensambla y logra de esta forma una mayor efectividad.
De hecho, el enfoque es tan simple que puede ser replicado en la mayoría de los laboratorios del mundo, permitiendo facilitar y multiplicar el trabajo de otros investigadores hacia una mayor optimización del sistema. Bruce cree que, al ser tan barato y sencillo, el sistema se desarrollará rápidamente con mejoras adicionales que permitirán obtener una fuente masiva de energía sostenible en un futuro cercano.
Por otro lado, Bruce remarcó que los combustibles fósiles utilizados en la actualidad fueron alguna vez, hace millones de años, materia vegetal que se transformó en energía, también apoyada por el sol a través del proceso de la fotosíntesis. ¿Será esta la solución a los graves problemas energéticos que acechan al planeta, y que ya no pueden dejar de lado la cuestión ambiental?
Energía solar y social
Las nuevas “células solares verdes” incluyen una unión de materiales no biológicos y biológicos. Se componen de pequeños tubos hechos de óxido de zinc, que atraen a las partículas de PSI y rápidamente se recubren con ellas. Los dos materiales se entremezclan íntimamente, y al ser iluminados por la luz solar logran que las partículas de PSI generen un electrón que, al interactuar con el semiconductor de óxido de zinc, produce la corriente eléctrica.
El mecanismo logra un comportamiento mucho más eficiente que trabajos anteriores enfocados a la generación de bioelectricidad, gracias a la combinación del PSI con la superficie de óxido de zinc, sin embargo aún es necesario mejorar y optimizar el proceso para que sea realmente útil. A pesar de esto, los investigadores son optimistas y esperan un rápido progreso.
La capacidad de Bruce para extraer los complejos fotosintéticos a partir de algas fue clave para el nuevo proceso biosolar. Andreas Mershin, por su parte, trabajó en el diseño conceptual y la creación de los cables a nanoescala, junto a la plataforma necesaria para generar el proceso.
La eficiencia del nuevo sistema es 10.000 veces mayor de versiones anteriores, aunque aún la conversión de la energía solar en electricidad llega solamente al 0,1%, un índice que tiene que mejorar diez veces o más para poder aspirar a su aplicación tecnológica e industrial. El trabajo fue financiado a través del Emerging Frontiers Program de la National Science Foundation.
Como el proceso puede generarse a partir de cualquier residuo o material vegetal, sin requerirse especies o variedades concretas, su desarrollo potencial es inmenso. También podría tener un fuerte impacto social considerando su carácter económico, permitiendo que los pobladores de zonas alejadas y empobrecidas que no cuentan con energía eléctrica puedan acceder a este servicio, prácticamente imprescindible en el mundo actual.
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