Una nueva investigación avanza en las soluciones de energía limpia
"La química desempeñará un papel vital en el desarrollo de soluciones limpias para el creciente dilema energético del mundo"
Satisfacer las crecientes necesidades energéticas de la sociedad se ha convertido en un reto de enormes proporciones para la humanidad. Se espera que la demanda de energía casi se duplique para el año 2050, mientras que los efectos del cambio climático, provocados por la quema de combustibles fósiles, ya están causando estragos en forma de sequías, incendios forestales, inundaciones y otros desastres.
Gary Moore y sus colegas describen el uso de moléculas en forma de anillo conocidas como porfirinas, que se ven en este gráfico. Estas moléculas, que se encuentran entre los pigmentos más abundantes de la naturaleza, destacan por su capacidad para acelerar o catalizar reacciones químicas, incluidas las que se producen en los sistemas vivos. Son componentes útiles para el diseño de sistemas fotosintéticos artificiales.
Cover graphic by Jason Drees, Multimedia Developer Lead at ASU
Gary Moore, investigador del Centro de Biodiseño para el Descubrimiento Estructural Aplicado, cree que la química desempeñará un papel vital en el desarrollo de soluciones limpias para el creciente dilema energético del mundo.
En una nueva investigación que aparece en la portada de la revista ChemElectroChem, Moore y sus colegas describen el uso de moléculas con forma de anillo conocidas como porfirinas. Estas moléculas, que se encuentran entre los pigmentos más abundantes de la naturaleza, destacan por su capacidad para acelerar o catalizar reacciones químicas, entre las que se encuentran importantes reacciones que se producen en los sistemas vivos.
Entre estas reacciones se encuentra la conversión de la energía radiante del sol en energía química almacenada en enlaces moleculares, un proceso aprovechado por las plantas y los microbios fotosintéticos. Esta energía química puede utilizarse para alimentar el metabolismo del organismo, mediante el proceso de respiración celular.
Investigadores como Moore esperan seguir el ejemplo de la naturaleza y crear análogos sintéticos de los procesos naturales de fotosíntesis. El nuevo estudio describe una porfirina sintética que contiene hierro y explora su potencial como catalizador eficaz.
"En lugar de explotar los productos de la fotosíntesis natural, podemos inspirarnos en nuestro conocimiento de la fotosíntesis para ser pioneros en nuevos materiales y tecnologías con propiedades y capacidades que rivalicen con las de sus homólogos biológicos", afirma Moore.
Las porfirinas, y sus análogos estructuralmente relacionados, se encuentran en abundancia en el mundo biológico. Actúan uniendo una serie de iones metálicos para realizar tareas celulares de gran alcance. Las moléculas de clorofila, por ejemplo, se unen al magnesio -una etapa química crucial en la fotosíntesis de las plantas-, mientras que el hemo -una porfirina que contiene hierro- ayuda a organizar el transporte de oxígeno molecular y de dióxido de carbono y proporciona las cadenas de transporte de electrones esenciales para la respiración celular. Debido a su papel dominante en los procesos vitales, las anomalías de las porfirinas son responsables de una serie de enfermedades graves.
Las porfirinas también pueden utilizarse como catalizadores en dispositivos sintéticos conocidos como células electroquímicas, que convierten la energía química en energía eléctrica, o viceversa. Aunque la energía radiante del sol puede almacenarse en baterías de tipo convencional, estas aplicaciones están limitadas por sus bajas densidades energéticas en comparación con los combustibles utilizados para el transporte moderno.
Los esfuerzos de Moore por diseñar sistemas fotosintéticos artificiales podrían aportar una valiosa pieza del rompecabezas de las energías renovables, produciendo combustibles "no fósiles", así como una serie de productos beneficiosos.
Estos dispositivos permitirían capturar y almacenar la energía solar para utilizarla cuando y donde se necesite y pueden construirse utilizando productos químicos mucho más baratos y abundantes que los materiales que se utilizan actualmente para las aplicaciones convencionales de la energía solar.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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