El secreto de las plantas para convertir la luz en combustible

El aire que respiramos, lo que comemos o la gasolina que quemamos para viajar o calentarnos. Le debemos todo a las plantas y al resto de organismos fotosintéticos, pero si algo caracteriza a los humanos es el inconformismo. Desde hace tiempo, hay equipos de científicos que tratan de entender la capacidad de los vegetales para transformar la luz del sol en energía química. El objetivo es trucar el proceso responsable de esa proeza para lograr mejorar su eficiencia y poder emplearlo como una nueva fuente de energía.

La fotosíntesis se produce en las membranas de las células de las plantas. Allí, los fotones, las partículas que componen la luz del sol, rompen las moléculas de agua adquirida por las plantas liberando electrones y protones, otras partículas que a su vez provocan reacciones que producen ATP y NADPH2, dos moléculas que sirven para almacenar energía. Después, con el dióxido de carbono que las plantas absorben de la atmósfera, forman hidratos de carbono en los que queda almacenada la energía.

Los paneles solares aprovechan el 10% de la luz solar frente al 4% de plantas o algas

Para comprender a fondo el mecanismo de la fotosíntesis, que también desarrollan algas o bacterias, y poder manipularlo, se ha tratado de conocer la estructura de los complejos de proteínas que la llevan a cabo. Sin embargo, diferentes estudios con diferentes técnicas han tenido como resultado distintas estructuras. Las discrepancias se deben a que las técnicas de imagen por rayos X empleadas para indagar en estos complejos los estarían dañando. La semana pasada, tal y como explicaron en la revista Nature, investigadores de la Universidad de Okayama, en Japón, emplearon un láser de electrones libres que les permitió recoger la información sobre las estructuras de los complejos antes de destruirlos.

Estos datos ayudarán a los investigadores que trabajan para aprovechar la capacidad de las plantas para acumular la energía del sol. Hasta ahora, con una tecnología como la fotovoltaica se logra transformar alrededor de un 10% de la energía que perciben del sol. Las plantas o algunas algas pueden acumular en forma de carbohidratos hasta un 4% de la energía solar. Pese a su ineficiencia, cuentan también con algunas ventajas sobre los paneles solares, como la capacidad para almacenar la energía solar en sus propios tejidos, un sistema más barato que las baterías.

Una de las claves para mejorar la fotosíntesis puede estar en la mezcla de plantas y bacterias

Algunas de las desventajas de las plantas frente a los paneles solares para aprovechar la energía proviene de que los primeros pueden asimilar radiación de un espectro más amplio y a las segundas solo les sirve la luz visible. Para mejorar esta capacidad de las plantas, los científicos se plantean sustituir uno de sus dos sistemas responsables de la fotosíntesis, que compiten por la misma parte del espectro de los rayos solares, por el sistema de bacterias fotosintéticas capaces de absorber una parte distinta del espectro solar.

Con mejoras como esta y la creación de cultivos específicos para la producción de energía, se aprovecharían además capacidades de las plantas que no poseen las células fotovoltaicas. Una de ellas es la posibilidad de absorber CO2 y convertirlo en combustible liberando en el camino oxígeno a la atmósfera.

En el camino para tratar de crear biocombustibles mejorados, también se podrían mejorar los cultivos empleados para la alimentación. En septiembre de este mismo año, un equipo de la Universidad Cornell publicó en Nature sus trabajos para incrementar la cantidad de alimento producido por las plantas. Su enfoque se centraba en la rubisco, la encima responsable de transformar el CO₂ en azúcares. Para mejorar la baja eficiencia de esas proteínas en su trabajo, probaron a introducir una versión bacteriana en plantas de tabaco, que fueron capaces de producir azúcares más rápido.