Fabrican una hoja artificial que produce energía emulando la fotosíntesis

Daniel G. Nocera, profesor Henry Dreyfus de Energía del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, ha conseguido desarrollar la primera hoja artificial con verdaderas aplicaciones prácticas (por su coste), todo un hito en la consecución de una fuente autónoma de energía sostenible.

De nuevo la tecnología observa a la naturaleza y aprende de ella, para generar dispositivos con propiedades sorprendentes.
En este caso, y según publica la American Chemical Society en un comunicado, lo que se ha fabricado es un aparato que imita la fotosíntesis, es decir, el proceso que realizan las hojas de los vegetales para convertir el agua y la luz del sol en energía.

El secreto custodiado por las plantas

Daniel G. Nocera explica que el concepto de hoja artificial responde a la visión de un famoso químico italiano que, en el año 1912, predijo que, algún día, los científicos descubrirían el “secreto custodiado por las plantas”.

Según Nocero, el elemento más esencial de dicho “secreto” es el mecanismo por el que las plantas dividen el agua en oxígeno y en hidrógeno.
La hoja artificial cuenta con un colector de luz solar situado entre dos películas que generan oxígeno y gas hidrógeno.

Cuando la hoja es introducida en una jarra de agua situada bajo el sol, produce burbujas, desprendiendo hidrógeno.
Este gas puede usarse, a su vez, en células de combustible (dispositivos electroquímicos de conversión de energía, similares a las baterías) para generar electricidad.

Dado que estas “hojas” constituyen unidades autónomas (no precisan de cables), podrían resultar muy útiles para generar combustible para la producción de electricidad en zonas remotas y en países en vías de desarrollo.

Reducción de costes, aumento de la sostenibilidad

Otra de las ventajas de la hoja artificial desarrollada por Nocera es su coste de fabricación. Hasta ahora, dispositivos similares habían sido fabricados, pero con componentes muy caros.

La nueva hoja artificial, por el contrario, fue desarrollada con materiales baratos, y precisa de procesos de fabricación y de diseño de bajo coste.
Anteriormente, en dispositivos similares se habían utilizado por ejemplo catalizadores de platino, un metal precioso que se utiliza en joyería.

En el caso de la hoja artificial de Nocera, se ha sustituido el platino por un compuesto de níquel, molibdeno y zinc, mucho más barato. En la otra cara de la hoja, una película de cobalto es lo que genera el oxígeno.

Según explica el investigador, considerando la inmensa demanda energética y su incremento incesante por el crecimiento de la población mundial, las investigaciones destinadas a descubrir cómo suministrar energía solar a los más necesitados –como la hoja artificial- “supone para la sociedad global el camino más directo hacia un futuro energético sostenible”.

Nocera y sus colaboradores han detallado los aspectos de esta hoja artificial en la revista especializada Accounts of Chemical Research (ACS).

Otras hojas

El del científicos del MIT no es el primer intento por imitar la capacidad de producción energética de las plantas.

De hecho, en el año 2010, un equipo de científicos de la North Carolina State University de Estados Unidos hizo pública la creación de un dispositivo similar al desarrollado por Nocera.

En aquel caso, se trataba de unas células solares que imitaban a la naturaleza, unas hojas artificiales que contenían clorofila y que producían electricidad, ideadas para sustituir a las células solares tradicionales, fabricadas con silicio.

Aquellas “hojas” fueron construidas con un gel acuoso al que se incorporaron moléculas fotosensibles combinadas con electrodos revestidos de nanotubos de carbono o de grafito.

Dichas moléculas se excitaban al contacto con los rayos solares, produciendo electricidad, del mismo modo que lo hacen las moléculas de las plantas, que se excitan con el sol para sintetizar los azúcares que les permiten crecer.