El Sol ha sido la principal fuente de energía para nuestro planeta, y lo seguirá siendo al menos por otros cuatro mil quinientos millones de años. La radiación solar ha sido la responsable de que en la Tierra se hayan generado las condiciones fisicoquímicas que permitieron la formación de compuestos orgánicos, a base del carbono. El ejemplo claro de ello es tan evidente como obvio, pues en grandes porciones de la superficie terrestre, e incluso a profundidades considerables bajo la superficie de los océanos, se pueden apreciar cientos de miles de especies de los reinos vegetal y fungi que delatan su capacidad para aprovechar la radiación lumínica con sus tonalidades verdosas.
Es este proceso, el de la fotosíntesis —que permite la transformación de las partículas de luz, o fotones, en energía que puede ser almacenada en los enlaces de macromoléculas de hidrocarburos como los azúcares—, uno de los que pueden ser considerados como genuinamente verdes para la generación de energía. Al ser natural, el ciclo de la fotosíntesis es totalmente limpio, lo que no sucede ni siquiera con los paneles fotovoltaicos o los aerogeneradores.
Por ello es que desde hace varios años numerosos equipos de científicos e ingenieros se han dado a la tarea de encontrar la manera de reproducir la fotosíntesis natural que realizan las plantas. Hasta ahora, estos esfuerzos no habían arrojado resultados suficientemente satisfactorios, pero en fechas recientes dos equipos de investigación, uno basado en la Universidad de Michigan, en los Estados Unidos de América, y el otro conformado por la colaboración entre Toyota Europa y la Universidad Politécnica Federal de Lausana, en Suiza, han logrado desarrollar tecnologías distintas, ambas con eficiencias de conversión modestas, pero con una escalabilidad que deja ver un potencial prometedor.
En el primero de los casos, la separación foto-catalítica del agua fue realizada mediante un novedoso panel solar hecho con nitruro de galio-indio (InGaN). Esta innovación aprovecha las porciones visible y ultravioleta del espectro solar para excitar al semiconductor de InGaN, lo que produce los electrones libres y las regiones de carga positiva —llamadas “huecos”— como en cualquier otra unión p n. Este reacomodo de las cargas eléctricas resulta en la separación habitual de los átomos de hidrógeno y oxígeno que conforman las moléculas de agua; sin embargo, la recombinación natural de ambos elementos es impedida mediante el calentamiento de los gases a una temperatura de aproximadamente 70 °C, que se logra gracias a la porción infrarroja de la luz solar.
Por su parte, el equipo europeo ha desarrollado obleas hechas a base de fibras de dióxido de silicio —cuarzo— tratadas a temperaturas de 1 350 °C. Como resultado del proceso de fabricación, las delgadas películas transparentes adquieren una porosidad que incrementa grandemente su superficie de contacto con el aire. Estas sirven de sustrato sobre el que se deposita óxido de estaño impurificado con flúor —un material fotoactivo—, mediante un proceso en el que intervienen otros compuestos, como el tricloruro de monobutilestaño y el ácido trifluoroacético. Estas “hojas artificiales” atrapan más eficientemente la humedad contenida en el aire y aprovechan la luz del Sol para separar los átomos de hidrógeno. La recombinación posterior de pares de estos átomos de hidrógeno en un gas permite almacenar la energía en sus enlaces, de manera muy similar a como sucede con la fotosíntesis natural, en la que la energía solar queda guardada en los enlaces de los azúcares y almidones generados durante el proceso.
Si bien por ahora la mayor eficiencia de conversión de energía solar a hidrógeno lograda apenas superó el 9 %, las predicciones teóricas abren la posibilidad de alcanzar mejores valores, que serían suficientes para volver viables a estas tecnologías. Ante la crisis ambiental que enfrenta el mundo entero, el desarrollo de estas fuentes de energía verdaderamente verdes constituye una esperanzadora y refrescante bocanada de oxígeno, o hidrógeno en este caso.
Lo anterior, dicho sin aberraciones.
Algo muy parecido ya había desarrollado China como un tipo de árbol artificial, si no mal recuerdo, vi la fotografía solamente y es lo único que recuerdo, complejizo mitocondrial.
Excelente artículo !