Lo que han logrado los investigadores del Instituto Max Planck de Microbiología Terrestre en Marburg suena a ciencia ficción: han encontrado una manera de impulsar procesos biológicos con electricidad: un cable de carga para la biología, por así decirlo. ¿Qué planean hacer los investigadores?
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Las personas y las plantas son buenas reservas de energía.
¿Quién no conoce la famosa película The Matrix? Las máquinas abusan de los humanos como fuente de energía, mientras que un mundo virtual ficticio, Matrix, es engañado en su imaginación. Bastante basura, espero. Pero esto no es una tontería: los seres vivos son en realidad buenas reservas de energía.: Cada año se almacenan más de 130 teravatios de energía en los sistemas biológicos, lo que es muchas veces más de lo que los humanos almacenan en energía eléctrica cada año.
Entonces, ¿qué genial sería si pudiéramos convertir la energía eléctrica directamente en energía bioquímica, almacenarla en una especie de “bioacumulador” y luego reutilizarla? Esto es ahora Investigadores del Instituto Max Planck de Microbiología Terrestre de Marburg Lo logré por primera vez. Este principio funciona, aunque sólo en escalas muy pequeñas.
“Cable de carga” para biología
Lo que los investigadores de Marburg han desarrollado es, por así decirlo, un “cable de carga” para la biología, como explica Tobias Erb, director del Departamento de Bioquímica y Metabolismo Sintético:
Así como cuando te vas de vacaciones y buscas el cable adecuado para cargar tu móvil, ahora hemos encontrado un cable que nos permite convertir la energía eléctrica directamente en energía bioquímica.
Esta energía bioquímica es trifosfato de adenosina, abreviado: ATP. La molécula se conoce como el almacén de energía de cada célula. Cuanto más ATP, más energía necesitamos para crecer, movernos, etc. Lo mismo ocurre con las plantas.
Dr. Shanshan Luo y Prof. Dr. Tobias Erb, del Instituto Max Black de Microbiología Terrestre de Marburgo, participó en el desarrollo de la cámara de reacción en la que se lleva a cabo la fotosíntesis artificial.
MPI de Microbiología Terrestre / Virginia Geisel
Los investigadores acortan el arduo proceso de la fotosíntesis
Las plantas obtienen ATP con dificultad De la energía solar: palabra clave fotosíntesis. Luego utilizan ATP para producir glucosa, que es un componente importante del almidón y otras sustancias complejas valiosas que también pueden ser beneficiosas para nosotros. Ahora los investigadores han acortado este proceso que consume mucha energía en el laboratorio. La “fotosíntesis artificial” simplificada abre posibilidades completamente nuevas:
Esto es una locura. De hecho, podemos utilizar la electricidad para crear los componentes básicos de la energía y, en el futuro, es posible que no tengamos que cultivar primero en el campo. Por supuesto, esta es una gran visión.
El nuevo proceso requiere mucha menos energía
El nuevo proceso representa un primer avance en el camino hacia esta visión: hasta ahora, el ATP sólo podía producirse químicamente con mucho esfuerzo o, por ejemplo, obtenerse a partir de bacterias o células en el laboratorio. El equipo de investigación de Marburg ha logrado producir ATP con la ayuda de “sólo” cuatro enzimas y sin ninguna célula a su alrededor.
Esto tiene una ventaja decisiva: en lugar de tener que alimentar a las células con muchos nutrientes, el nuevo proceso permite alimentarlas directamente con electricidad y así producir un producto químico sin tener que engordar más las células y perder mucha energía. explica Herencia.
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Los investigadores producen antibióticos y biocombustibles
Y con el proceso simplificado desarrollado por los científicos, ahora en teoría se necesita mucha menos energía para producir ATP y utilizarlo para producir sustancias valiosas importantes como el almidón, pero también antibióticos o biocombustibles. Según el biólogo, la eficiencia puede ser de cinco a diez veces mayor que la de la fotosíntesis natural, al menos esa es la teoría.
Durante la fotosíntesis, el portador de energía ATP se produce a partir de energía solar. Con la ayuda del ATP, las plantas pueden producir glucosa y, finalmente, almidón y otras valiosas sustancias complejas.
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com.panthermedia
El concepto es prometedor
Pero incluso entonces, aún queda mucho trabajo de investigación por hacer. Las enzimas aún no son lo suficientemente estables: se degradan demasiado rápido para un uso prolongado. Y las cantidades de energía transferidas son todavía muy pequeñas:
Qué tan viable es y cuándo podrá implementarse ampliamente es otra cuestión. Pero hemos demostrado que es posible.
La herramienta puede ayudar a proteger el clima
El investigador quiere continuar con esto: el próximo proyecto ya se encuentra en las primeras etapas. En colaboración con el Instituto Fraunhofer, el profesor Erb y su equipo quieren ahora vincular la producción de ATP eléctrico con otro componente importante de la “fotosíntesis artificial”: la eliminación de la atmósfera del dióxido de carbono perjudicial para el clima.
Este dióxido de carbono puede transformarse luego, como en las plantas reales, en materiales valiosos. El biólogo sabe que aún queda un largo camino por recorrer. Pero confía en que los coches autónomos de hace 10 o 20 años todavía eran cosa del futuro y que la fotosíntesis artificial también podría representar una nueva ola de sostenibilidad dentro de 10 o 20 años, afirma Erb.
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