Un estudio liderado por el profesor de Química Greg Scholes de la Universidad de Toronto, publicado en Nature Chemistry, ha diseñado sistemas de recolección de luz solar a partir de lecciones de la naturaleza.
Así, Scholes, y sus colaboradores de otras universidades han examinado las lecciones aprendidas de los fenómenos naturales, proporcionando un marco para diseñar sistemas de recolección de luz que permitan dirigir el flujo de energía de forma más sofisticada y a larga distancia, creando así una «matriz energética» microscópica para regular la conversión de energía solar.
El trabajo explica que las soluciones limpias ante la demanda de energía son esenciales para el futuro de los países; sin embargo, mientras que la luz del Sol es la fuente más abundante de energía limpia a nuestra disposición, aún tenemos que aprender a capturar, transferir y almacenar la energía solar de manera eficiente.
«La producción de combustible solar a menudo comienza con la absorción de la energía de la luz mediante un conjunto de moléculas», explica Scholes, al tiempo que puntualiza que la energía se almacena en forma de electrones vibrantes y luego se transfiere a un reactor adecuado.
Ocurre lo mismo en los sistemas biológicos, según añade, como por ejemplo en la fotosíntesis, donde los complejos de clorofila capturan la luz del Sol y dirigen la energía hacia proteínas especiales llamadas «centros de reacción que ayudan a la producción de oxígeno y azúcares».
LA FOTOSÍNTESIS ES INSPIRADORA
A juicio de los expertos, un desafío clave es que la energía de la luz solar capturada sólo se almacena durante una mil millonésima parte de segundo; esto deja poco tiempo para dirigir la energía hasta la maquinaria molecular que produce combustible o electricidad.
«Esta es la razón por la que la fotosíntesis natural es muy inspiradora», afirma Scholes, «más de 10.000 billones de fotones de luz llegan a una hoja a cada segundo. De ellos, casi todos los fotones de color rojo son capturados por los pigmentos de clorofila que alimentan el crecimiento de la planta.
El funcionamiento de estos recursos naturales de recolección de luz llevó a Scholes y a sus colaboradores a diseñar un circuito molecular 10 veces más pequeño que los delgados cables de los procesadores eléctricos.
Estos circuitos de energía podrían controlar, regular, dirigir y amplificar la energía solar en bruto capturada por los pigmentos artificiales, impidiendo la pérdida de la valiosa energía antes de que sea utilizada.
El año pasado, Scholes demostró que las algas marinas utilizan la mecánica cuántica con el fin de optimizar la fotosíntesis, un proceso esencial para su supervivencia. Éstas y otras ideas del mundo natural prometen revolucionar la capacidad para aprovechar la energía del Sol.
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