La fotosíntesis artificial podría representar un avance significativo en la lucha contra el cambio climático al permitir a la humanidad aprovechar la energía solar para fijar dióxido de carbono y producir hidrógeno. Un equipo de químicos de las universidades de Würzburg y Seúl ha logrado un avance notable en este campo, al sintetizar un apilamiento de colorantes que se asemeja al aparato fotosintético de las plantas. Este sistema es capaz de absorber energía lumínica y transferirla de manera rápida y eficiente.
La fotosíntesis es un proceso fascinante mediante el cual las plantas producen moléculas de azúcar y oxígeno a partir de materiales simples como el dióxido de carbono y el agua, utilizando la energía del sol. Si los humanos pudieran imitar este proceso, se abrirían numerosas posibilidades: la energía solar podría emplearse para eliminar el CO2 de la atmósfera y convertirlo en carbohidratos y otras sustancias útiles, así como para producir hidrógeno mediante la separación del agua en oxígeno e hidrógeno.
Avances en la fotosíntesis artificial
La complejidad de la fotosíntesis natural ha llevado a muchos investigadores a estudiar la posibilidad de replicarla de forma artificial. Este desafío no es sencillo, ya que la fotosíntesis implica numerosos pasos y la participación de diversos colorantes, proteínas y otras moléculas en las células vegetales. Sin embargo, los avances científicos continúan surgiendo.
Uno de los investigadores destacados en el ámbito de la fotosíntesis artificial es el profesor Frank Würthner de la Universidad Julius-Maximilians de Würzburg, en Baviera, Alemania. Su equipo ha logrado imitar uno de los primeros pasos del proceso fotosintético natural mediante un sofisticado arreglo de colorantes artificiales, analizando su funcionamiento con precisión. Los resultados de esta investigación se han publicado en la revista Nature Chemistry.
El equipo ha sintetizado un apilamiento de colorantes que simula el aparato fotosintético en las células vegetales: absorbe energía lumínica en un extremo, utiliza esa energía para separar portadores de carga y los transfiere paso a paso al otro extremo mediante el transporte de electrones. Esta estructura consiste en cuatro moléculas de colorante de la clase de los perilenobisimida.
El estudiante de doctorado de JMU, Leander Ernst, quien sintetizó la estructura apilada, comenta: «Podemos desencadenar específicamente el transporte de carga en esta estructura con luz y lo hemos analizado en detalle. Es eficiente y rápido, lo cual representa un paso importante hacia el desarrollo de la fotosíntesis artificial».
El siguiente objetivo del equipo de investigación de JMU es ampliar el nanosistema de colorantes apilados, aumentando el número de componentes para crear un tipo de «cable supramolecular» que absorba la energía lumínica y la transporte de manera rápida y eficiente a distancias mayores. Este avance podría ser fundamental para el desarrollo de nuevos materiales fotofuncionales que sean aplicables en la fotosíntesis artificial.
