Investigadores encuentran una nueva manera de utilizar el Sol para producir combustible

Un grupo de investigadores de la Universidad de Basilea, en Suiza, ha conseguido dar un paso más en el intento de imitar la maquinaria química de las plantas. El equipo ha diseñado una molécula capaz de almacenar simultáneamente dos cargas positivas y dos negativas cuando recibe luz. El objetivo no es reproducir la fotosíntesis solo por su belleza, sino encontrar la clave para convertir la luz solar en combustibles neutros en carbono.

Las plantas aprovechan la energía del sol para transformar el CO₂ en azúcares ricos en energía, un proceso conocido como fotosíntesis. Se trata de la base metabólica de casi todas las formas de vida, ya que animales y personas pueden descomponer esos carbohidratos para obtener la energía almacenada en sus enlaces y, como resultado, emitir nuevamente dióxido de carbono, cerrando así el ciclo. Muchos científicos consideran que este proceso natural es la mejor inspiración para lograr combustibles solares sostenibles, como hidrógeno, metanol o gasolina sintética. Si se queman estos compuestos, solo se emitirá el dióxido de carbono previamente absorbido, logrando un balance neutro.

Una molécula con “panel solar” para imitar la fotosíntesis

En un artículo publicado en Nature Chemistry, el profesor Oliver Wenger y el doctorando Mathis Brändlin describen la síntesis de una molécula diseñada específicamente para almacenar cuatro cargas simultáneas bajo la exposición a la luz: dos positivas y dos negativas. Conseguir este equilibrio es crucial para transformar la energía solar en energía química, ya que permite impulsar diferentes reacciones, como la separación del agua en hidrógeno y oxígeno.

La molécula en cuestión está formada por cinco segmentos alineados en cadena, cada uno con una función singular. Dos de sus componentes actúan como donadores de electrones, generando cargas positivas; los otros dos captan estos electrones y se vuelven negativos. En el centro, los químicos situaron una especie de “panel solar” a nivel molecular: una pieza que capta la luz y da inicio al viaje de electrones, disparando la reacción.

Para acumular las cuatro cargas, los científicos optaron por un sistema en dos pasos, utilizando dos destellos de luz. El primer pulso genera una carga positiva y una negativa, enviadas a los extremos opuestos de la molécula. Con el segundo destello, el proceso se repite hasta completar las dos cargas positivas y las dos negativas. Según Brändlin, “esta excitación escalonada permite utilizar una luz mucho más tenue. Así, ya nos acercamos a la intensidad de la luz solar”. Hasta ahora, experimentos similares exigían el uso de láseres de alta potencia, muy alejados de lo que sucede en condiciones reales.

Además, el equipo comprobó que las cargas conseguidas se mantienen estables el tiempo suficiente como para permitir reacciones químicas subsecuentes. A pesar de este avance, la molécula aún no es la clave definitiva para recrear la fotosíntesis en el laboratorio. “Pero hemos identificado e implementado una pieza importante del rompecabezas”, resume Wenger. El trabajo ha servido para arrojar luz sobre los mecanismos internos de la transferencia de electrones, una parte central del reto de la fotosíntesis artificial. “Esperamos contribuir así a nuevas perspectivas para un futuro energético sostenible”, concluye el investigador.