Nace la fotosíntesis artificial

Si bien la fotosíntesis ha evolucionado durante millones de años para poder convertir la energía solar, el agua y el dióxido de carbono en biomasa vegetal, el proceso sigue resultando bastante ineficiente. Tan solo el 1% de la energía de la luz del sol acaba en la planta en forma de biomasa, es decir, de materia orgánica. Sin embargo, esta situación puede cambiar completamente gracias a la tecnología. Un grupo de científicos de diferentes universidades de California han creado alimentos a partir de la denominada fotosíntesis artificial, que se caracteriza por no necesitar luz solar a lo largo de todo el proceso.

Esta investigación, que ha sido publicada en Nature Food, describe mediante dos pasos cómo convertir la electricidad, el agua y el dióxido de carbono en acetato, que es el componente básico del vinagre. De esta manera, este acetato es consumido por los organismos productores de alimentos para crecer. Y esto, unido al uso de paneles solares para generar electricidad, permite ganar hasta 18 veces más de eficiencia al convertir la luz solar en alimento. También sería posible optimizar la producción de alimentos mediante el uso de electrolizadores. Estos dispositivos, mediante electricidad, convierten a las materias primas en moléculas y otros productos como el acetato, lo que favorecería considerablemente el crecimiento de estos productores de alimentos.

Buscamos identificar una nueva forma de producir alimentos que pueda romper los límites impuestos por la fotosíntesis biológica

A OSCURAS

Como ha explicado Robert Jinkerson, profesor asistente de ingeniería química y ambiental de UC Riverside y coautor del estudio: «Con nuestro enfoque, buscamos identificar una nueva forma de producir alimentos que pueda romper los límites impuestos por la fotosíntesis biológica». Mediante este método, organismos productores de alimentos como algas verdes, micelio fúngico o levadura pueden cultivarse directamente en la salida del electrolizador. Si produjéramos algas con esta tecnología, podría ser cuatro veces más eficiente energéticamente que si las cultiváramos mediante la fotosíntesis tradicional.

«Pudimos cultivar organismos productores de alimentos sin ninguna contribución de la fotosíntesis biológica. Por lo general, estos organismos se cultivan con azúcares derivados de plantas o insumos derivados del petróleo, que es un producto de la fotosíntesis biológica que se generó hace millones de años. Esta tecnología es un método más eficiente para convertir la energía solar en alimentos, en comparación con la producción de alimentos basada en la fotosíntesis biológica», explicó Elizabeth Hann, doctoranda en el Laboratorio de Jinkerson y coautora del estudio.

La fotosíntesis artificial nos permitiría liberar por completo a la agricultura de su dependencia del sol

A su vez, los investigadores también pudieron comprobar las grandes posibilidades que ofrecía esta tecnología a la hora de cultivar plantas. A través del cultivo en la oscuridad y el uso de este acetato, pudieron cultivar tabaco, tomate, frijoles, canola, arroz y guisante verde. «Descubrimos que una amplia gama de cultivos podría tomar el acetato que proporcionamos y convertirlo en los principales componentes moleculares que un organismo necesita para crecer y prosperar. Con un poco de mejoramiento e ingeniería en los que estamos trabajando actualmente, podríamos cultivar con acetato como fuente de energía adicional y así aumentar el rendimiento de los cultivos», explicó Marcus Harland Dunaway, otro de los coautores.

CONTRA EL CAMBIO CLIMÁTICO

La fotosíntesis artificial nos permitiría liberar por completo a la agricultura de su dependencia del sol. Esto nos puede ser muy útil para los años tan inciertos que vienen por delante con motivo del acuciante cambio climático. Teniendo en cuenta que vamos a tener que hacer frente a importantes problemas, como la reducción de tierras, las sequías o las inundaciones, este método podría asegurarnos el control de la alimentación mundial. A su vez, nos permitiría producir alimentos en lugares en donde anteriormente nos ha sido imposible, como en las grandes ciudades.

Jinkerson identificó que «el uso la fotosíntesis artificial para producir alimentos podría ser un cambio de paradigma en la forma en que alimentamos a las personas. Al aumentar la eficiencia de la producción de alimentos, se necesitaría menos tierra, lo que reduciría el impacto de la agricultura en el medio ambiente. Y para la agricultura en entornos no tradicionales, como el espacio exterior, una mayor eficiencia energética podría ayudar a alimentar a más miembros de la tripulación con menos insumos».