Imagen transversal, tomada con un microscopio electrónico de barrido, del sistema híbrido bacteria/nanocables creado. Fuente: Berkeley Lab.
Observar a la naturaleza para imitarla suele dar buenos resultados tecnológicos. El más reciente, además, podría aportar la solución a uno de los problemas actuales más acuciantes: la contaminación de la atmósfera con CO2 o dióxido de carbono, que es uno de los gases derivados del uso de combustibles fósiles responsable del efecto invernadero.
El avance consiste en un sistema capaz de capturar las emisiones de dióxido de carbono antes de que estas alcancen la atmósfera. Una vez capturadas, y alimentado por energía solar, convierte dicho CO2 en productos químicos valiosos, como plásticos biodegradables, medicamentos o combustibles líquidos.
Para ello, la tecnología cuenta con nanocables semiconductores y bacterias (S. ovata y E. coli). Los primeros recogen la energía solar y proporcionan sus electrones a las bacterias.
Estas, por su parte, reducen –impulsadas por esa energía- el dióxido de carbono y lo combinan con agua para la síntesis de diversos productos químicos específicos, de valor añadido, explican sus creadores, del Departamento de Energía (DOE), del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) y de la Universidad de California en Berkeley (EEUU).
El sistema emula así un proceso natural, la fotosíntesis, merced al cual las plantas, aprovechando la energía del sol, sintetizan carbohidratos a partir de dióxido de carbono y agua.
El avance consiste en un sistema capaz de capturar las emisiones de dióxido de carbono antes de que estas alcancen la atmósfera. Una vez capturadas, y alimentado por energía solar, convierte dicho CO2 en productos químicos valiosos, como plásticos biodegradables, medicamentos o combustibles líquidos.
Para ello, la tecnología cuenta con nanocables semiconductores y bacterias (S. ovata y E. coli). Los primeros recogen la energía solar y proporcionan sus electrones a las bacterias.
Estas, por su parte, reducen –impulsadas por esa energía- el dióxido de carbono y lo combinan con agua para la síntesis de diversos productos químicos específicos, de valor añadido, explican sus creadores, del Departamento de Energía (DOE), del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) y de la Universidad de California en Berkeley (EEUU).
El sistema emula así un proceso natural, la fotosíntesis, merced al cual las plantas, aprovechando la energía del sol, sintetizan carbohidratos a partir de dióxido de carbono y agua.
Cambiar fundamentalmente la industria petrolera
Los científicos explican que esta tecnología constituye un auténtico “bosque artificial”, compuesto por heteroestructuras de nanocables de silicio y óxido de titanio; similar “a los cloroplastos de las plantas verdes".
Señalan, por otra parte, que tiene el potencial de cambiar fundamentalmente la industria química y petrolera, pues permitiría producir productos químicos y combustibles de una manera totalmente renovable, en lugar de extraerlos de las profundidades de la Tierra.
De momento, la eficiencia de conversión de energía solar ha alcanzado un 0,38% durante aproximadamente 200 horas, bajo luz solar simulada, que es aproximadamente la misma eficiencia que tiene una hoja.
Los rendimientos de las moléculas químicas producidas con el sistema también han sido alentadores: de un 26% para el butanol (un combustible comparable a la gasolina); de un 25% para el amorfadieno (precursor de la artemisinina o familia de fármacos que poseen la acción más rápida de todas los medicamentos comunes contra la malaria); y de un 52% para el plástico biodegradable y renovable PHB. Los científicos esperan que estos rendimientos mejoren a medida que se va mejorando la tecnología.
"Actualmente estamos trabajando con nuestro sistema de segunda generación, que tiene una eficiencia de conversión de la energía solar a energía química del 3%. Una vez que podamos alcanzar una eficiencia de conversión del 10% de una manera rentable, la tecnología pasará a ser comercialmente viable", concluyen.
Los científicos explican que esta tecnología constituye un auténtico “bosque artificial”, compuesto por heteroestructuras de nanocables de silicio y óxido de titanio; similar “a los cloroplastos de las plantas verdes".
Señalan, por otra parte, que tiene el potencial de cambiar fundamentalmente la industria química y petrolera, pues permitiría producir productos químicos y combustibles de una manera totalmente renovable, en lugar de extraerlos de las profundidades de la Tierra.
De momento, la eficiencia de conversión de energía solar ha alcanzado un 0,38% durante aproximadamente 200 horas, bajo luz solar simulada, que es aproximadamente la misma eficiencia que tiene una hoja.
Los rendimientos de las moléculas químicas producidas con el sistema también han sido alentadores: de un 26% para el butanol (un combustible comparable a la gasolina); de un 25% para el amorfadieno (precursor de la artemisinina o familia de fármacos que poseen la acción más rápida de todas los medicamentos comunes contra la malaria); y de un 52% para el plástico biodegradable y renovable PHB. Los científicos esperan que estos rendimientos mejoren a medida que se va mejorando la tecnología.
"Actualmente estamos trabajando con nuestro sistema de segunda generación, que tiene una eficiencia de conversión de la energía solar a energía química del 3%. Una vez que podamos alcanzar una eficiencia de conversión del 10% de una manera rentable, la tecnología pasará a ser comercialmente viable", concluyen.
Referencia bibliográfica:
Chong Liu, Joseph J. Gallagher, Kelsey K. Sakimoto, Eva M. Nichols, Christopher J. Chang, Michelle C. Y. Chang, Peidong Yang. Nanowire–Bacteria Hybrids for Unassisted Solar Carbon Dioxide Fixation to Value-Added Chemicals. Nano Letters (2015). DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b01254.
Chong Liu, Joseph J. Gallagher, Kelsey K. Sakimoto, Eva M. Nichols, Christopher J. Chang, Michelle C. Y. Chang, Peidong Yang. Nanowire–Bacteria Hybrids for Unassisted Solar Carbon Dioxide Fixation to Value-Added Chemicals. Nano Letters (2015). DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b01254.