Mirando hacia la enorme inmensidad del planeta Tierra, nos podemos dar cuenta que miles de millones de mecanismos funcionan en perfecta sincronía para generar vida. Desde la atmósfera, los océanos, montañas, bosques y hojas, se percibe una sincronización mágica. Explorando estas posibilidades, un grupo de investigadores de la Universidad de Harvard analizó cómo aprovechar la energía solar de forma similar a como las plantas se alimentan mediante la fotosíntesis y como resultado nació una hoja biónica. 

La colaboración entra la Facultad de Artes y Ciencias, la Escuela de Medicina, así como el Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de la Universidad de Harvard, resultó en la creación de una hoja biónica. Esta utiliza la energía de células fotovoltáicas para producir hidrógeno que luego se puede utilizar en pilas de combustible.

Lo que hemos aprendido de biología sobre las plantas, nos dice que estas se desarrollaron para recolectar luz solar a través de un proceso conocido como fotosíntesis. Así se alimentan del aire y agua que las rodea a través de este aprovechamiento de energía solar. Los científicos se han preguntado si es posible emular este aprovechamiento de forma artificial.

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Fotosíntesis biónica y energía solar

Sorprendentemente se encontraron con una respuesta afirmativa. Lograron crear un sistema que utiliza una bacteria para convertir la energía solar en combustible líquido. Su trabajo dio como resultado una hoja biónica que utiliza un catalizador para lograr que la luz solar divida el agua en hidrógeno y oxígeno. Posteriormente, con una bacteria lograron convertir el dióxido de carbono más el hidrógeno en un combustible líquido isopropanol.

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Este sistema es un paso más adelante a su antecesora hoja artificial creada por Daniel Nocera, quien también lidera la presente investigación. Hasta entonces, solo se había logrado dividir el agua en oxígeno e hidrógeno. No obstante, con el sistema bioelectroquímico basado en la bacteria Ralstonia eutropha, la obtención de combustible líquido a través de energía solar, ya es una realidad.

“Esta es una prueba de concepto de que se puede tener una forma de recolectar energía solar. Y almacenarla en forma de combustible líquido”, dijo Silver de la Escuela de Medicina de Harvard. “El formidable descubrimiento del catalizador por parte de Dan (Nocera) realmente desencadenó esto. Teníamos la misión de querer conectar algunos tipos de organismos con la recolección de energía solar. Fue una combinación perfecta”.

Una hoja biónica más funcional

A pesar de que en un inicio funcionó óptimamente, más adelante los investigadores se encontraron con una inconveniente. Explicaron que “… el catalizador de níquel-molibdeno-zinc que hizo posible su química de división del agua tuvo el desafortunado efecto secundario de envenenar los microbios”. 

Lograron resolver el problema modificando el catalizador por una aleación de cobalto y fósforo. Esto mejoró la obtención de la hoja biónica para generar combustible líquido. Este sistema mejorado puede convertir una décima parte de la energía solar almacenada en combustible. 

La investigación publicada en PNAS, abre un parteaguas para el aprovechamiento del potencial de las células fotovoltáicas para cubrir las futuras necesidades de energía renovable.

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