Refinada por la naturaleza durante mil millones de años, la fotosíntesis ha dado vida al planeta, proporcionando un entorno adecuado para el organismo más pequeño y primitivo hasta nuestra propia especie.
Si bien los científicos han estado estudiando e imitando el fenómeno natural en el laboratorio durante años, comprender cómo replicar el proceso químico detrás de él ha sido en gran parte un misterio, hasta ahora.
Experimentos recientes en el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de los EE. UU. Han permitido a los investigadores una mayor comprensión de cómo manipular la fotosíntesis, poniendo a la humanidad un paso más cerca de recolectar "combustible solar", una fuente de energía limpia que algún día podría ayudar a reemplazar el carbón ygas.
Lisa M. Utschig, química bioinorgánica en Argonne durante 20 años, dijo que almacenar energía solar en enlaces químicos como los que se encuentran en el hidrógeno puede proporcionar una fuente de energía robusta y renovable. Quemar hidrógeno como combustible no crea contaminantes, por lo que es mucho menosperjudicial para el medio ambiente que las fuentes comunes de combustibles fósiles.
"Estamos tomando luz solar, que es abundante, y estamos usando agua para hacer un combustible", dijo Utschig, quien supervisó el proyecto. "Es bastante notable". A diferencia de la energía derivada de los paneles solares, que debe usarse rápidamente, hidrógeno, un combustible solar, se puede almacenar.
Sarah Soltau, becaria postdoctoral en Argonne que realizó gran parte de la investigación, dijo que "el hallazgo clave de la investigación más reciente de Argonne es que pudimos observar los procesos de los electrones pasando de una molécula absorbente de luz a un catalizador queproduce combustible solar. Este conocimiento nos ayudará a desarrollar un sistema que funcione de manera más eficiente que el que podemos crear ahora y, años después, puede permitirnos reemplazar el petróleo y el gas ".
Los investigadores de Argonne adjuntaron una proteína de la espinaca a una molécula que absorbe la luz llamada fotosensibilizador y a un catalizador que produce hidrógeno. La proteína ayudó a estabilizar tanto el catalizador como el fotosensibilizador, lo que permitió a los científicos observar el flujo directo de electrones entre los dos parala primera vez.
Los investigadores utilizaron la espectroscopia óptica transitoria, un método para detectar cambios muy rápidos en la absorción de luz de una molécula cuando se ilumina con un pulso láser, para observar cambios en el color de un compuesto cuando sufre reacciones químicas. También emplearon resonancia paramagnética electrónica, otra forma de espectroscopia, para estudiar dónde se mueven los electrones dentro de una molécula.
"No solo vemos el resultado, el hidrógeno", dijo Utschig. "Estamos analizando este sistema. Podemos ver realmente cómo funciona y cuáles son las partes esenciales. Una vez que sepa eso, el siguienteCuando intentas diseñar algo, puedes mejorarlo porque lo entiendes ".
Argonne ha estado estudiando la fotosíntesis desde la década de 1960, pero este experimento en particular se ha llevado a cabo durante aproximadamente un año. Soltau dijo que los científicos pueden tardar varios años en utilizar estas técnicas para generar combustibles solares almacenables para alimentar automóviles u hogares, pero que esto podría hacerseposible una vez que los investigadores aprendan formas de hacer que el proceso sea más eficiente.
"Necesitamos buscar formas de hacer que la producción de combustible solar dure más", dijo. "En este momento, los sistemas no tienen la estabilidad necesaria para durar semanas o meses".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Argonne . Original escrito por Jo Napolitano. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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