Hojas de árbol artificiales para crear combustible del sol

No tienen nervaduras, ni se sacuden en el viento ni caen en otoño. Y aunque son creadas en un laboratorio, son hojas que cumplen la misma función que las que la naturaleza hace crecer en los árboles: almacenar energía del sol.

Las hojas artificiales son capaces de hacer fotosíntesis -es decir, transformar la energía luminosa en energía química- y generar "combustible" a partir de los rayos del sol, el agua y el dióxido de carbono de la atmósfera.

La gran novedad, dicen los expertos, radica en que la energía almacenada en forma de "combustible solar" tiene mucha mayor densidad que la que se guarda en baterías o compresores, por ejemplo, y puede convertirse en una respuesta ante la crisis energética que enfrenta el planeta por el agotamiento inexorable de los combustibles fósiles.
"El sol es la mayor fuente de energía que el hombre tiene disponible, pero debemos encontrar una manera de capturar, convertir y almacenar esa energía si queremos conseguir un sistema energético limpio. Generar combustibles directamente de la luz solar es una oportunidad única en este sentido", señaló a BBC Mundo Nathan Lewis, profesor de química del Instituto Tecnológico de California (CalTech), a cargo del proyecto.

Lewis es el principal investigador del programa de Fotosíntesis Artificial, un emprendimiento de laboratorio con un costado político: el Departamento de Estado de Estados Unidos lo ha considerado prioritario y ha otorgado un subsidio de US$122 millones para que, en los próximos 5 años, el CalTech y otras instituciones académicas logren una respuesta energética a partir de las lecciones que da la naturaleza.

Hojas negras

El principio de la investigación es la evidencia de que "por lejos, más energía del sol llega a la tierra en una hora que toda la energía que la tierra consume en un año, pero pese al potencial gigante del sol, no hay una manera eficiente de almacenar esa energía", según resume Lewis.
En el Centro Conjunto para la Fotosíntesis Artificial (J-Cap, por sus siglas en inglés) que el científico dirige, experimentaron con dispositivos capaces de cumplir esa misión: guardar la energía al tiempo que se crea.
Las hojas artificiales son el prototipo nacido de esta búsqueda. Aunque, a simple vista, éstas no se parecen en nada a sus pares naturales. Son membranas carnosas hechas de materiales como silicona, parecidas a las láminas de nylon con burbujas o a una tela fibrosa, donde el pigmento que hace las veces de clorofila no es verde sino negro.
"Son verdaderos generadores de energía, capaces de tomar materias primas muy baratas como luz, carbono y agua, para convertirlas en energías durables", describió Lewis.

A sus pares de la naturaleza las superan por lejos en desempeño. Según las mediciones, las hojas negras son capaces de realizar una fotosíntesis diez veces más eficiente que la que ocurre en las copas de los árboles.

Uso comercial

Aunque las hojas de laboratorio no son un invento nuevo, hasta ahora han sido demasiado frágiles o demasiado caras o poco duraderas para competir con los sistemas de combustibles fósiles a la hora de proveer energía para la "vida real".
Los esfuerzos del J-Cap se orientan así a lograr, dentro de los próximos años, un diseño artificial capaz de cumplir con tareas como climatizar una casa o impulsar un automóvil.
No será extraño, anticipan los responsables del proyecto, ver techos cubiertos de membranas negras con hojas practicando una fotosíntesis a fuerza de dispositivos artificiales para absorber la luz solar y catalizadores para acelerar el proceso de convertir las moléculas de agua en oxígeno e hidrógeno, donde este último puede almacenarse directamente como combustible.
"No tenemos por el momento un sistema de fotosíntesis comercial que se pueda usar para competir con los combustibles fósiles", agregó el experto.
Por eso, el objetivo del JCAP, que será evaluado de cerca por funcionarios de Washington, es llevar la conversión de energía solar en combustible químico desde la fase inicial de laboratorio, donde ha permanecido hasta ahora, a una escala en la que pueda ser comercializado de cara a una única meta: lograr una economía basada en recursos renovables.

BBC Mundo