Fotosíntesis artificial: una investigación sostenible

La fotosíntesis artificial se desarrolla en las salinas tradicionales. Tenemos el placer de mostrarte una pieza audiovisual sobre esta investigación sostenible.

En los últimos años, desarrollan este proyecto Jorge Méndez -profesor de Física de la Universidad de La Laguna (ULL)- y su grupo de investigación Nanomateriales y Espectroscopía. Se trata de  evaluar el potencial de las salinas tradicionales como “fotorreactores naturales sostenibles”.  De esta manera se obtiene hidrógeno del agua de mar mediante energía solar.

Este proceso se conoce como “fotosíntesis artificial”. Un campo de investigación innovador en el cual se imita la fotosíntesis natural. Se separar el agua en hidrógeno y oxígeno. De la misma forma que lo hacen las plantas. Extrayendo, por tanto, hidrógeno del agua. Es decir, mediante la fotosíntesis artificial se obtiene hidrógeno como combustible sostenible a partir de energía solar.

La idea es revolucionaria puesto que se utiliza la energía solar y el agua del mar para producir otros tipos de energía que el ser humano puede usar de manera limpia y eficiente.

Nota cedida por el investigador Jorge Méndez (Universidad de La Laguna)

El campo de la fotosíntesis artificial y la generación de combustibles solares (“solar fuels”) ha experimentado un gran desarrollo en la última década desde la singular “hoja artificial” inventada por el científico estadounidense Daniel Nocera en el MIT y Harvard y elegida como invento del año por la revista Time en 2011, con la que demostraba que la energía que recibimos del sol puede usarse para separar las moléculas de agua, y el hidrógeno resultante puede almacenarse como “combustible solar”.

Es por tanto una línea muy prometedora en la que existen grupos muy destacados de Universidades punteras y organizaciones, como Solar Fuel Institute (SOFI) o Joint Center for Artificial Photosynthesis (JCAP) entre otras muchas, dedicadas a esta investigación pionera combinando la nanotecnología, la fotónica y la electroquímica para un sistema sostenible basado en el sol y en el agua como motores principales, al igual que ocurre en la fotosíntesis como principal proceso motor energético del planeta. Sin ir más lejos, el pasado mes de Noviembre de 2017, en el Café Científico organizado en el marco del de la Semanas de la Ciencia en Canarias y el Congreso SHIFT2017-Tenerife tuvimos la oportunidad de hablar en directo con Javier Concepción, líder del grupo de Fotosíntesis Artificial del prestigioso laboratorio de Brookhaven de Nueva York, en la que compartió su fundado optimismo al ver como en este campo de investigación, la eficiencia de los materiales y procesos fotoquímicos bajo estudio han aumentado muchísimo en tan solo unos años (ir al minuto 46:00 en el vídeo del Café Científico SHIFT2017)

Por otro lado cabe destacar la línea de investigación que vienen desarrollando grupos punteros de la Universidad de Stanford y presentada al Congreso de los EEUU por primera vez en el año 2009, usando reactores fotocatalíticos en forma de sistemas de piscinas de agua poco profundas para catalizar el agua del mar como fuente sostenible de hidrógeno por medio de la energía proveniente del sol. Estos estudios demuestran además que esta potencial explotación semi-industrial y sostenible de extracción del hidrógeno del agua sería técnica y económicamente viable y competitiva con los combustibles fósiles

El Proyecto MAGEC (“Materiales para una Avanzada Generación de Energía en Canarias”) comenzó en 2014 con el apoyo ideal del Fundación Cajacanarias y se ha mantenido estos últimos 3 años financiado con Proyectos del Plan Estatal de Retos I+D del Ministerio de Economía y Competitividad. En estos años desde el grupo de investigación NAMES (Nanomateriales y Espectroscopia) de la ULL coordinado por el Prof. Jorge Méndez y en colaboración con grupos de la Universidad de Nottingham (Reino Unido), de Jena (Alemania), la Academia Rusa de la Cienca y de la Universidad de Tokio (Japón) se han conseguido mejorar la respuesta de los fotocatalizadores por fenómenos de conversión espectral con materiales luminiscentes, con el objetivo final de aprovechar mejor la radiación solar para acelerar la eficiencia de estos procesos, tanto para la descontaminación de contaminantes en agua, como para el estudio de las tradicionales salinas de Canarias que operarían como “foto-reactores” solares para la obtención de hidrogeno del agua. Además hemos conseguido recientes resultados muy prometedores en colaboración con uno de los grupos pioneros en el campo de la fotocatálisis del agua del Centro de Fotosíntesis Artificial de Japón de la Universidad de Tokio bajo la dirección del Profesor Kazunari Domen con el que justo acabamos de publicar un reciente artículo en la importante revista ChemComm, fruto de la colaboración entre ambos grupos. Y nuestro proyecto prosigue actualmente su trabajo de campo con la valiosa y estrecha colaboración de la Asociación de Salinas de Canarias, de cara al importante paso de implementar las mejoras del laboratorio con materiales naturales presentes en las salinas tradicionales de Canarias.

Finalmente destacar que en este mes de enero de 2018, el importante grupo del Prof. Domen con el que colaboramos acaba de hacer público el desarrollo de un prototipo a escala real para la obtención de hidrógeno del agua con energía solar, en forma de panel fotocatalítico con un pequeño depósito muy poco profundo de agua, con lo que la colaboración ya iniciada y a corto medio plazo con nuestro proyecto en la ULL se plantean muy interesantes. Por tanto estamos en condiciones de afirmar que el campo de la fotosíntesis artificial crece cada vez más, tanto a nivel de investigaron de frontera en Universidades de todo el mundo, como nivel de transferencia tecnológica plasmada en prototipos reales, planteando por tanto un presente muy atractivo y un futuro a corto plazo también muy prometedor.