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Uno de los esfuerzos más remotos para no solo desarrollar más energía renovable, sino también para ayudar a mitigar el cambio climático mediante la eliminación del dióxido de carbono de la atmósfera es un proceso llamado fotosíntesis artificial. Como sugiere su nombre, este campo abarca los esfuerzos para hacer lo que las plantas dividen en moléculas de agua en hidrógeno que da energía y oxígeno transpirable utilizando la luz solar natural, de una manera que sea más eficiente energéticamente.
Si los científicos pueden descubrir cómo recrear el proceso en el que las plantas convierten el CO2 del calentamiento del clima en energía limpia, podríamos desarrollar energía limpia teóricamente ilimitada, no solo para las personas aquí en el planeta Tierra, sino también para las personas que (con suerte) un día Necesitamos aire y energía limpios para explorar y desarrollar estructuras habitables en el espacio. Es una ambición que al menos se remonta a un 1912 Ciencia papel, pero ha habido obstáculos, a saber, que requiere el uso de catalizadores costosos, a menudo contaminantes.
Afortunadamente, un grupo de investigadores del St. John's College de la Universidad de Cambridge dicen que pudieron haber descubierto una solución al dividir con éxito las moléculas de oxígeno e hidrógeno en el agua mediante una combinación de procesos naturales y tecnologías artificiales. Es un proceso al que llaman fotosíntesis semi-artificial y dicen que podría ayudar a revolucionar el desarrollo de la energía renovable. Sus hallazgos fueron publicados el lunes en Naturaleza.
"La fotosíntesis natural se puede considerar como el plan biológico para la conversión de energía solar en energía química y combustibles solares", explicó la primera autora Katarzyna Sokó en un correo electrónico a Inverso. "Comparado con la fotosíntesis natural, este nuevo sistema hace un uso más eficiente del espectro de luz solar, ofrece altos rendimientos de conversión y evita varias vías metabólicas competitivas, lo que no se puede lograr usando solo la biología sintética o la ciencia de materiales"
¿Qué es la fotosíntesis semi artificial?
La fotosíntesis semi artificial es un campo de investigación relativamente nuevo que intenta recrear la fotosíntesis utilizando una combinación de biología sintética y ciencia de los materiales con un ojo en las aplicaciones de energía renovable. El estudio de Cambridge se centró en una enzima que se encuentra en las algas llamada Hydrogenase, que solía dividir las moléculas de hidrógeno y agua en un proceso que dejó de ocurrir de forma natural porque ya no es necesario para la supervivencia de las algas.
"Nuestro trabajo … proporciona la caja de herramientas para el desarrollo de futuros sistemas semi-artificiales para la conversión de energía y el" cableado "de otras vías fotosintéticas", agregó Sokó. "Por ejemplo, la aplicación del sistema tándem semi-artificial podría expandirse más allá de la reacción de división del agua para fotocatalizar una amplia gama de reacciones, como la conversión del gas de efecto invernadero, el CO2 en un combustible".
Por ahora, el dispositivo es solo una prueba de concepto. Sokó explicó que es "relativamente demasiado frágil" para aplicaciones industriales. La conclusión más alentadora, dijo, podría ser el hecho de que tantos investigadores diferentes con áreas de experiencia tan diferentes pueden colaborar para resolver un problema tan importante.
"Fue sorprendentemente desafiante la cantidad de campos y áreas de especialización multidisciplinarios que se necesitaban para desarrollar este sistema, incluidos los materiales, la nanotecnología, la química inorgánica, la química sintética y la bioquímica", dijo. "Llevó muchos años de investigación y colaboración para obtener suficiente conocimiento".
Los investigadores consideran que las innovaciones como estas son esenciales no solo para garantizar un futuro de energía renovable sino también para garantizar que las naves espaciales del futuro puedan viajar largas distancias. En julio, un grupo internacional de científicos produjo un documento sobre cómo realizar experimentos fotoelectroquímicos en entornos de gravedad cero.
El objetivo de ese proyecto es buscar formas en que los investigadores puedan realizar experimentos como el del equipo de Cambridge, pero en Space.
Informes adicionales por Sarah Sloat.
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