Proyecto PHOTPROT

Los trabajos dedicados a aprovechar la fuente energética más abundante se intensifican de forma paralela a la preocupación que genera la necesidad de garantizar el suministro mundial de energía respetuosa con el medio ambiente. La mayoría de los expertos en la materia ha acudido a la luz solar como solución. El reto reside en determinar la mejor forma de obtener, transferir y almacenar energía solar con eficiencia. Ahora un equipo internacional de científicos ha descubierto que los sistemas complejos naturales podrían resolver estas cuestiones. En su trabajo, presentado en Nature Chemistry, estudian complejos antena naturales. Su investigación recibió fondos del proyecto PHOTPROT («La matriz dinámica de proteínas en la fotosíntesis: del desorden a la vida»), al que se concedió una subvención del Consejo Europeo de Investigación (CEI) por valor de 2,86 millones de euros al amparo del Séptimo Programa Marco (7PM) de la UE.

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ras evaluar distintos estudios sobre complejos antena recolectores de luz solar en vegetales y microorganismos, los científicos dedicados al proyecto, procedentes de Canadá, Países Bajos, Reino Unido y Estados Unidos, recopilaron toda la información en una guía para investigadores e ingenieros dedicados a diseñar tecnologías energéticas futuras. Gracias al estudio de la fotosíntesis natural es posible averiguar formas de desarrollar circuitos energéticos moleculares artificiales que sirvan para recoger, regular, amplificar y dirigir la energía solar antes de procesarla.

Con esta información se podría aprovechar la abundante luz solar disponible, convertir y almacenar su energía y a continuación transferir la potencia resultante a larga distancia, todo ello en grupos de redes energéticas microscópicas.

«Cada segundo inciden en una hoja más de 10 000 billones de fotones», declaró a Digital Journal el Dr. Greg Scholes, químico del Departamento de Química de la Universidad de Toronto (Canadá). «Los pigmentos de clorofila, que alimentan el crecimiento vegetal, permiten capturar la práctica totalidad de los fotones rojos.»

Uno de los retos es canalizar la energía del sol atrapada y almacenada durante una milmillonésima de segundo por los cromóforos, definidos como moléculas de tinte coloreado o pigmentos, antes de que se pierda.

Los investigadores afirmaron que, a pesar de que se ha investigado la fotosíntesis desde hace más de cien años, la reproducción de los principios de diseño que participan en este complejo proceso natural será posible si se aplican cambios en la forma en la que se produce la síntesis química. Es necesario dar con nuevos métodos que imiten la configuración natural de los cromóforos y el ajuste de la energía de excitación molecular natural para optimizar la obtención de luz en complejos antena en hojas y algas. Añadieron que el transporte de la excitación electrónica en la naturaleza es con probabilidad uno de los retos mayores que existen para la dinámica química.

Los resultados del trabajo podrían conducir a generar un marco de diseño y síntesis de unidades y sistemas funcionales y artificiales de antena fotosintetizadoras a escala molecular. La creación de cromóforos artificiales con gran capacidad de absorción, mediante la configuración de estas moléculas de pigmento en patrones óptimos en las antenas, y el aprovechamiento de las propiedades colectivas de las moléculas absorbentes de luz son aspectos clave, según los investigadores.

«Se prevé que la energía solar abastezca una parte importante de las necesidades energéticas mundiales durante los próximos cien años, pues la luz solar es la fuente de energía más abundante disponible», declaró Graham Fleming de la Universidad de California - Berkeley (Estados Unidos) a la revista Digital Journal. «No obstante, para aprovechar con eficiencia la energía solar recogida del sol es necesario conocer y mejorar el método de captura de fotones y la transferencia de energía de excitación electrónica.»