Inspirado en los mecanismos naturales de las plantas, Julian Melchiorri ha creado la primera hoja sintética biológicamente funcional capaz de absorber agua y dióxido de carbono, y producir oxígeno junto con otros compuestos orgánicos con ayuda de la luz solar. Este proyecto ha sido bautizado como Silk Leaf y consiste en una lámina fabricada a partir de una proteína de la seda sobre la que se soportan cloroplastos, extraídos previamente de células de plantas.
Otra tecnología integrada en la hoja, encargada de suministrar agua al material para hidratar los cloroplastos, sirve también para eliminar los residuos químicos generados en la fotosíntesis a través de ósmosis. Esto introduce la posibilidad de recoger estos residuos para generar, al mismo tiempo, energía.
Aun encontrándose en una etapa de desarrollo, la eficacia y la viabilidad es notable, dado su bajo consumo de energía y el escaso volumen que ocupa. Y serán muchos sus beneficios, sobre todo en lo referente a la creación de un ambiente urbano mucho más sostenible. Este material se podría utilizar en estructuras arquitectónicas para crear fachadas ecológicas, en sistemas de iluminación o de ventilación, que absorban el aire desde el exterior, lo filtren biológicamente y lo incorporen al edificio como aire limpio y oxigenado. Además, este material podría utilizarse para producir oxígeno para los viajes espaciales de larga distancia, para poder explorar el espacio más allá de lo que lo hemos hecho ahora.
Aunque la cantidad de oxígeno que puede generar el material se puede optimizar controlando parámetros tan simples como su composición, o la cantidad de cloroplastos, la realidad es que este proyecto presenta inconvenientes más serios. Los cloroplastos aislados de las plantas comienzan a descomponerse después de unas horas debido a la acción de la luz y el oxígeno que daña las proteínas fotosintéticas. Por lo general, las plantas pueden reparar este tipo de daño, pero los cloroplastos aislados no pueden hacerlo por sí mismos. Es aquí donde cobra importancia la denominada nanobiónica vegetal para prolongar la vida y eficiencia de los cloroplastos. Para este fin los investigadores les han incrustado nanopartículas de óxido de cerio, que actúan como antioxidantes eliminando los radicales y otras moléculas altamente reactivas, protegiendo a los cloroplastos de los daños. También se han incrustado nanotubos de carbono semiconductores que actúan como antenas artificiales, permitiendo a los cloroplastos extender el rango de absorción de luz solar (particularmente en el espectro infrarrojo cercano) y aumentar su eficiencia fotosintética (~49%).
Un paso más allá
Daniel Nocera, investigador en la Universidad de Harvard, ha desarrollado otra tecnología mediante la que es posible llevar a cabo la fotosíntesis de manera artificial y obtener combustibles líquidos. El sistema emplea la energía solar para descomponer el agua en oxígeno e hidrógeno. El rendimiento de esta reacción se ha triplicado mediante el empleo de catalizadores de cobalto. En una segunda etapa, una bacteria de la especie Ralstonia eutropha modificada genéticamente se encarga de combinar el hidrógeno con CO2 para producir isopropanol. En el siguiente vídeo puedes ver el funcionamiento de la hoja artificial de Daniel Nocera.
Esta tecnología abre las puertas a la generación de otras muchas sustancias. Por ejemplo, biocombustibles como el isobutanol, la molécula PBH que se podría usar para la fabricación de plástico biodegradable, o fabricación de medicamentos o vitaminas en pequeñas cantidades.
No cabe duda de que son ideas muy interesantes, visualmente atractivas y con una dosis de futurismo que a muchos nos llama la atención. Los beneficios que pueden ofrecer en un futuro son indiscutibles, sin embargo, de momento debemos tener los pies en la tierra. Aún estamos lejos de ver algo con viabilidad comercial porque hay muchas cosas que mejorar. Por ejemplo, los costes energéticos, mantener con vida los cloroplastos o las bacterias el tiempo suficiente, la extracción posterior del combustible y la cantidad necesaria de dióxido de carbono para que funcione.
FUENTES:
Plant nanobionics approach to augment photosynthesis and biochemical sensing. Nature Materials 13, 400–408 (2014). doi:10.1038/nmat3890
La bombilla de Edison 
Reblogueó esto en Biblioteca Uptc Sogamoso.
Me gustaLe gusta a 1 persona
Muchas gracias por el interés mostrado 🙂
Me gustaMe gusta