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 fotosint¨¦ticos, pero si algo caracteriza a los humanos es el inconformismo. Desde hace tiempo, hay equipos de cient¨ªficos que tratan de entender la capacidad de los vegetales para transformar la luz del sol en energ¨ªa qu¨ªmica. El objetivo es trucar el proceso responsable de esa proeza para lograr mejorar su eficiencia y poder emplearlo como una nueva fuente de energ¨ªa.

La fotos¨ªntesis se produce en las membranas de las c¨¦lulas de las plantas. All¨ª, los fotones, las part¨ªculas que componen la luz del sol, rompen las mol¨¦culas de agua adquirida por las plantas liberando electrones y protones, otras part¨ªculas que a su vez provocan reacciones que producen ATP y NADPH2, dos mol¨¦culas que sirven para almacenar energ¨ªa. Despu¨¦s, con el di¨®xido de carbono que las plantas absorben de la atm¨®sfera, forman hidratos de carbono en los que queda almacenada la energ¨ªa.

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 fotos¨ªntesis, que tambi¨¦n desarrollan algas o bacterias, y poder manipularlo, se ha tratado de conocer la estructura de los complejos de prote¨ªnas que la llevan a cabo. Sin embargo, diferentes estudios con diferentes t¨¦cnicas han tenido como resultado distintas estructuras. Las discrepancias se deben a que las t¨¦cnicas de imagen por rayos X empleadas para indagar en estos complejos los estar¨ªan da?ando. La semana pasada, tal y como explicaron en la revista Nature, investigadores de la Universidad de Okayama, en Jap¨®n, emplearon un l¨¢ser de electrones libres que les permiti¨® recoger la informaci¨®n sobre las estructuras de los complejos antes de destruirlos.

Estos datos ayudar¨¢n a los investigadores que trabajan para aprovechar la capacidad de las plantas para acumular la energ¨ªa del sol. Hasta ahora, con una tecnolog¨ªa como la fotovoltaica se logra transformar alrededor de un 10% de la energ¨ªa que perciben del sol. Las plantas o algunas algas pueden acumular en forma de carbohidratos hasta un 4% de la energ¨ªa solar. Pese a su ineficiencia, cuentan tambi¨¦n con algunas ventajas sobre los paneles solares, como la capacidad para almacenar la energ¨ªa solar en sus propios tejidos, un sistema m¨¢s barato que las bater¨ªas.

Una de las claves para mejorar la fotos¨ªntesis puede estar en la mezcla de plantas y bacterias

Algunas de las desventajas de las plantas frente a los paneles solares para aprovechar la energ¨ªa proviene de que los primeros pueden asimilar radiaci¨®n de un espectro m¨¢s amplio y a las segundas solo les sirve la luz visible. Para mejorar esta capacidad de las plantas, los cient¨ªficos se plantean sustituir uno de sus dos sistemas responsables de la fotos¨ªntesis, que compiten por la misma parte del espectro de los rayos solares, por el sistema de bacterias fotosint¨¦ticas capaces de absorber una parte distinta del espectro solar.

Con mejoras como esta y la creaci¨®n de cultivos espec¨ªficos para la producci¨®n de energ¨ªa, se aprovechar¨ªan adem¨¢s capacidades de las plantas que no poseen las c¨¦lulas fotovoltaicas. Una de ellas es la posibilidad de absorber CO2 y convertirlo en combustible liberando en el camino ox¨ªgeno a la atm¨®sfera.

En el camino para tratar de crear biocombustibles mejorados, tambi¨¦n se podr¨ªan mejorar los cultivos empleados para la alimentaci¨®n. En septiembre de este mismo a?o, un equipo de la Universidad Cornell public¨® 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 az¨²cares. Para mejorar la baja eficiencia de esas prote¨ªnas en su trabajo, probaron a introducir una versi¨®n bacteriana en plantas de tabaco, que fueron capaces de producir az¨²cares m¨¢s r¨¢pido.