Fotosíntesis artificial: una posible opción para la producción de combustible

¿Fotosíntesis artificial para producir combustible? Químicos de la Universidad de Chicago en Estados Unidos han creado un sistema innovador. Hace posible producir tales combustibles metano Utilizando el principio de asimilación de clorofila de las plantas verdes. Este descubrimiento fue publicado en estimular la naturaleza Algún día podría reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles.

Fotosíntesis artificial más eficiente

Esta no es la primera vez que los científicos intentan desarrollar un sistema de fotosíntesis artificial para producir combustible. Sin embargo, esta vez el sistema es más eficiente.

Durante más de 200 años, los seres humanos han dependido de los combustibles fósiles para satisfacer sus necesidades energéticas. Estos son combustibles ricos en carbono como el petróleo, el gas natural y el carbón. También existen otros hidrocarburos como el lignito o el metano. Estas fuentes de energía no son renovables porque la naturaleza tarda millones de años en reponerlas. Por lo tanto, estos productos son limitados y el uso de estos productos es en gran parte responsable del calentamiento global.

todos estos combustible Proviene de uno de los fenómenos bioquímicos más importantes, la fotosíntesis. esto es proceso de bioenergía Permite que las plantas verdes, así como las cianobacterias y las algas conviertan la energía del sol en una forma de energía química. Este último se almacena luego en forma de partículas de carbono. Cuando se exponen a la luz solar, las plantas absorben dióxido de carbono a través de sus hojas y agua a través de sus raíces. Luego convierten estas sustancias en glucosa y oxígeno. Esta reacción química tiene lugar en un orgánulo especializado que contiene clorofila, el cloroplasto. Este pigmento es el que le da a las plantas su color verde y capta la luz del sol.

Al ritmo al que consumimos estos recursos, la naturaleza ha sido incapaz durante mucho tiempo de satisfacer todas nuestras necesidades energéticas. En un esfuerzo por resolver este importante problema, los químicos de la Universidad de Chicago acaban de desarrollar un proceso de fotosíntesis artificial que es 10 veces más eficiente que los sistemas artificiales existentes.

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Fotosíntesis artificial para producir metano

La fotosíntesis normal produce glucosa a partir de dióxido de carbono y agua. Por el contrario, esta fotosíntesis artificial desarrollada por un equipo de seis químicos podría hacer posible la producción de metano. Es el hidrocarburo más simple cuya molécula consta de un átomo de carbono y cuatro átomos de hidrógeno (CH4).

La fotosíntesis que ocurre en plantas, algas y cianobacterias es un proceso muy complejo. Implica muchos pasos para producir glucosa que la planta utiliza para su crecimiento y procesos metabólicos. Sin la fotosíntesis, toda la vida en la Tierra sería imposible. De hecho, este es el proceso que hace un montón deoxígeno Lo que respiramos y que es la base de nuestra alimentación.

Para producir metano mediante la fotosíntesis artificial, los científicos han rediseñado todas las reacciones de la fotosíntesis natural. Utilizaron aminoácidos que no intervienen en el curso normal de la fotosíntesis.

Para lograr esta reacción de fotosíntesis artificial, los químicos también usaron un material específico llamado MOF para MOF. Es un nanomaterial compuesto por moléculas orgánicas e iones metálicos. Juntos forman una red bidimensional. Entonces tendría la capacidad de atrapar ciertas moléculas para desencadenar una reacción bioquímica. Puede ser, por ejemplo, la reacción de la fotosíntesis. Esta estimulación se consigue gracias, entre otras cosas, a la gran superficie de intercambio.

Luego, los químicos sumergieron este MOF en una solución que contenía sal de cobalto y aminoácidos agregados.

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Los químicos han mejorado la reacción de la fotosíntesis.

El proceso de fotosíntesis natural que ocurre en las plantas verdes se puede dividir esquemáticamente en dos fases principales: la fase clara y la fase oscura.

La fase clara es una reacción que depende de la luz solar. Ocurre dentro de los tilacoides, un grupo de membranas que contienen cloroplastos llenos de clorofila. En este sistema de membranas, las moléculas de agua se escinden en protones de oxígeno (O2) y H+, es decir, en un ion de hidrógeno, gracias a la energía del sol. Los electrones extraídos del hidrógeno se utilizan para producir NADPH y ATP.

La fase oscura de la fotosíntesis es independiente del sol. Ocurre en el estroma, el fluido en el cloroplasto que rodea a los tilacoides. Durante este paso, el dióxido de carbono absorbido por la planta se reduce a glucosa por la oxidación de NADPH. Este último se lleva a cabo durante la fase neta, utilizando energía almacenada en ATP. Durante esta etapa se libera oxígeno en forma de dióxido de O2.

Mediante la realización de varios experimentos, los investigadores lograron producir metano. También mejoraron las dos etapas de la fotosíntesis artificial. La presencia de aminoácidos permitió que la reacción fuera más eficiente durante la fase clara y durante la fase oscura.

Es cierto que esta fotosíntesis artificial es más eficiente en la producción de metano. Sin embargo, todavía queda un largo camino por recorrer antes de que podamos producir cantidades suficientes. Los investigadores también creen que esta técnica podría aplicarse a la producción de otras moléculas, como materias primas para la fabricación de medicamentos, por ejemplo.

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