El profesor de ciencias energéticas de la Universidad de Harvard (EEUU) Daniel Nocera, que fue pionero en el uso de la fotosíntesis artificial, afirma haber elaborado un sistema que realiza el proceso compledo con una eficiencia del 10% con el uso de dióxido de carbono puro. En otras palabras, han captado la décima parte de la energía de la luz solar recibida y la han empleado para producir un combustible. Es una eficiencia mucho más alta que la de la fotosíntesis natural, que convierte alrededor del 1% de la energía solar en hidrocarburos que después son empleados por las plantas. La cifra podría representar un hito en la transición desde la quema de combustibles fósiles hacia fuentes de energía limpias y renovables. El nuevo sistema ha sido publicado en la revista Science.
Nocera afirma: "Bill Gates dijo que para resolver nuestros problemas energéticos, algún día tendremos que lograr hacer lo mismo que hace la fotosíntesis, y puede que tengamos que hacerlo incluso de forma más eficiente que las plantas. Ese día ha llegado".
En la naturaleza, las plantas emplean la luz solar para generar hidrocarburos a partir de dióxido de carbono y agua. La fotosíntesis artificial usa los mismos ingredientes para producir combustibles líquidos con una gran concentración de energía. El sistema de Nocera emplea un par de catalizadores para dividir el agua en oxígeno e hidrógeno. Este último sirve de alimento a una bacteria junto al el dióxido de carbono. La bacteria es un microorganismo que ha sido biomodificado para lograr unas características específicas, y convierte el dióxido de carbono y el hidrógeno en combustible líquido.
Varias empresas, incluidas Joule Unlimited y LanzaTech, están colaborando para producir biocombustibles a partir de dióxido de carbono e hidrógeno, pero su enfoque se basa en una bacteria que consume monóxido de carbono o dióxido de carbono en lugar de hidrógeno. El sistema de Nocera, según afirma, puede operar a temperaturas más bajas y ofrece una mayor eficiencia a un coste más bajo.
El último trabajo de Nocera "realmente es muy asombroso", afirma el investigador de la Universidad de Califo ia en Berkeley (EEUU) Piedong Yang, que ha desarrollado un sistema similar con una eficiencia mucho más baja. El experto considera que "el alto rendimiento de este sistema es inigualable" por cualquier otro sistema de fotosíntesis artificial del que se haya informado hasta la fecha.
El nuevo sistema puede emplear dióxido de carbono puro en forma de gas, o dióxido de carbono extraído de la atmósfera. Esto le permitiría ser neuto en carbono, pues no libera gases de efecto inve adero adicionales a la atmósfera. "La cifra del 10% emplea CO2 puro", indica Nocera. Permitir que la propia bacteria capture el dióxido de carbono de la atmósfera logra una eficiencia de entre el 3% y el 4%, que aún sigue siendo significativamente más alta que la eficiencia de la fotosíntesis natural. "Ese es el poder de la biología: estos bioorganismos tienen mecanismos naturales de concentración de CO2", concluye Nocera.
La investigación de Nocera difiere del trabajo del Centro Conjunto para la Fotosíntesis Artificial, un programa financiado por el Departamento de Energía de Estados Unidos que busca emplear catalizadores inorgánicos en lugar de bacterias para convertir el hidrógeno y dióxido de carbono en un combustible líquido. Según el director del Instituto para Combustibles Solares de la Universidad de Northweste
(EEUU), Dick Co, la innovación del nuevo sistema reside no sólo en su rendimiento superior sino también en la fusión de dos campos normalmente independientes: la química inorgánica (para dividir el agua) y la biología (para convertir el hidrógeno y dióxido de carbono en combustible). De hecho, Nocera ha logrado este avance en colaboración con su compañera Pamela Silver, especializada en sistemas biológicos. "Lo realmente emocionante es el enfoque híbrido" para la fotosíntesis artificial, según Co. "Resulta emocionante observar a químicos emparejandose con biólogos para hacer avanzar el campo", añade.
Comercializar la tecnología probablemente llevará años. Pero la perspectiva de convertir la luz del Sol en combustible líquido de repente parece estar mucho más cerca.
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