Los días de perforación en el suelo en busca de combustible pueden estar contados, porque si Daniel Nocera se sale con la suya, solo será cuestión de buscar cielos soleados.
Nocera, profesora de energía de Patterson Rockwood en la Universidad de Harvard, y Pamela Silver, profesora de bioquímica y biología de sistemas de Elliott T. y Onie H. Adams en la Facultad de medicina de Harvard, han creado un sistema que utiliza la energía solar para dividirsemoléculas de agua y bacterias que se alimentan de hidrógeno para producir combustibles líquidos.
El artículo, cuyos autores principales incluyen a su compañero posdoctoral Chong Liu y al estudiante graduado Brendan Colón, se describe en un artículo publicado el 3 de junio en ciencia .
"Este es un verdadero sistema de fotosíntesis artificial", dijo Nocera. "Antes, las personas usaban la fotosíntesis artificial para dividir el agua, pero este es un verdadero sistema de la A a la Z, y hemos superado la eficiencia defotosíntesis en la naturaleza "
Si bien el estudio muestra que el sistema puede usarse para generar combustibles utilizables, su potencial no termina allí, dijo Silver, quien también es miembro fundador del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard.
"La belleza de la biología es que es el químico más grande del mundo: la biología puede hacer química que nosotros no podemos hacer fácilmente", dijo. "En principio, tenemos una plataforma que puede producir cualquier molécula basada en carbono aguas abajo. Así que estotiene el potencial de ser increíblemente versátil "
Apodado "bionic leaf 2.0", el nuevo sistema se basa en el trabajo anterior de Nocera, Silver y otros, que, aunque era capaz de utilizar la energía solar para producir isopropanol, se enfrentaron a una serie de desafíos.
El principal de esos desafíos, dijo Nocera, fue el hecho de que el catalizador utilizado para producir hidrógeno, una aleación de níquel-molibdeno-zinc también creó especies reactivas de oxígeno, moléculas que atacaron y destruyeron el ADN de la bacteria. Para evitar ese problema, los investigadores se vieron obligados a ejecutar el sistema a voltajes anormalmente altos, lo que resulta en una eficiencia reducida.
"Para este documento, diseñamos un nuevo catalizador de aleación de cobalto-fósforo, que demostramos que no produce especies reactivas de oxígeno", dijo Nocera. "Eso nos permitió reducir el voltaje y eso condujo a un aumento dramático en la eficiencia"."
El sistema ahora puede convertir la energía solar en biomasa con un 10 por ciento de eficiencia, dijo Nocera, muy por encima del uno por ciento visto en las plantas de más rápido crecimiento.
Además de aumentar la eficiencia, Nocera y sus colegas pudieron ampliar la cartera del sistema para incluir isobutanol e isopentanol. Los investigadores también usaron el sistema para crear PHB, un precursor de bioplástico, un proceso demostrado por primera vez por el profesor del MIT AnthonySinskey.
El nuevo catalizador también vino con otra ventaja: su diseño químico le permite "curarse a sí mismo", lo que significa que no dejaría material en solución.
"Este es el genio de Dan", dijo Silver. "Estos catalizadores son totalmente compatibles biológicamente".
Aunque todavía puede haber espacio para aumentos adicionales en la eficiencia, Nocera dijo que el sistema ya es lo suficientemente efectivo como para considerar posibles aplicaciones comerciales pero dentro de un modelo diferente para la traducción de tecnología.
"Es un descubrimiento importante: dice que podemos hacerlo mejor que la fotosíntesis", dijo Nocera. "Pero también quiero llevar esta tecnología al mundo en desarrollo".
Trabajando en conjunto con el programa First 100 Watts en Harvard, que ayudó a financiar la investigación, Nocera espera continuar desarrollando la tecnología y sus aplicaciones en naciones como India con la ayuda de sus científicos.
En muchos sentidos, dijo Nocera, el nuevo sistema marca el cumplimiento de la promesa de su "hoja artificial", que utilizaba energía solar para dividir el agua y producir combustible de hidrógeno.
"Si lo piensas bien, la fotosíntesis es increíble", dijo. "Se necesita luz solar, agua y aire, y luego mirar un árbol. Eso es exactamente lo que hicimos, pero lo hacemos significativamente mejor, porque giramostoda esa energía en un combustible "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Harvard . Original escrito por Peter Reuell. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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