El uso de hidrógeno como combustible es el sueño de un mundo verde: un combustible potente, ligero y que no genere más que vapor de agua a su paso. Para funcionar solo requiere de una reacción química con el oxígeno del aire, lo que no genera ningún contaminante. ¿Qué podría ser mejor?
Lastimosamente el hidrógeno no es perfecto. El hidrógeno no se puede obtener por medio del aire, sino que requiere ser obtenido de otras sustancias, como el agua o los combustibles fósiles. La obtención de este elemento pasa por un proceso que implica el consumo de enormes cantidades de energía y la liberación del monóxido de carbono, lo que elimina el beneficio ecológico.
El hidrógeno verde es parte de los esfuerzos por producir hidrógeno de manera más sostenible. Este método recurre a la electrólisis del agua para liberar la molécula. Y hasta el momento parecía ser la mejor de las opciones para obtener este elemento. Sin embargo, los avances científicos han dado con un nuevo método que podría conseguir hidrógeno en altas proporciones. ¿En qué consiste? En la manipulación de la fotosíntesis.
Fábricas de hidrógeno en gotas de agua
Los hallazgos fueron realizados por un equipo de investigación internacional con sede en la Universidad de Bristol y el Instituto de Tecnología de Harbin en China. El equipo publicó en Nature un manual que indica cómo hacer que los organismos celulares de las algas produzcan hidrógeno sin grandes cantidades de energía.
De manera regular, las algas están en la capacidad de fijar el dióxido de carbono y producir oxígeno mediante la fotosíntesis. Sin embargo, la producción de hidrógeno es algo totalmente nuevo.
¿Cómo es posible? Algunas variedades de algas tienen la capacidad de producir hidrógeno por medio de una proteína llamada hidrogenasa. Pero no es algo que hagan de manera continua, sino como un mecanismo de seguridad. Para ello requiere de protones o electrones de otras reacciones químicas, lo que permite generar pequeñas cantidades de hidrógeno. Sin un exceso de estos protones o electrones, no se activará el proceso. Y si se fuerza, la célula morirá.
Por ello, los científicos decidieron fusionar la célula con otras proteínas que estimulen la reacción para la creación de hidrógeno. Todo esto sin afectar el resto de la célula. Al fusionar la hidrogenasa con una proteína llamada fotosistema I, se genera el suministro de electrones y protones que permite que el proceso de la fotosíntesis tradicional en la célula genere hidrógeno en vez de oxígeno.
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Así se produjo el hidrógeno
El equipo de trabajo reunió 10 000 células de algas vivas en gotas azucaradas, reunidas mediante compresión osmótica. Esto provocó una caída en los niveles de oxígeno, lo que permitió la generación de las hidrogenasas. Estas secuestraron la vía fotosintética normal y la pusieron a producir hidrógeno.
«El uso de gotas simples como vectores para controlar la organización de las células de algas y la fotosíntesis en microespacios sintéticos ofrece un enfoque potencialmente benigno para el medioambiente y para la producción de hidrógeno que nosotros esperamos desarrollar en trabajos futuros», aseguró el profesor Stephen Mann, codirector del Centro Max Planck Bristol de Biología Mínima en Bristol.
Para aumentar el desprendimiento de hidrógeno, se recubrieron los microrreactores vivos con una capa delgada de bacterias. Estas buscaron oxígeno y, así, aumentaron el número de células de algas preparadas para la actividad hidrogenasa.
El experimento se llevó a cabo en gotas del tamaño de una décima de milímetro. Por lo tanto, se podrían producir cerca de un millón de microrreactores en un mililitro de agua. El trabajo se encuentra en una etapa temprana, pero proporciona luces sobre cómo llevar a cabo esta producción de manera verde y natural. El equipo de investigación confía que podrán escalar la producción tras más estudios.
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