Fotosíntesis artificial, única alternativa para sobrevivir

Escribe CECILIA DRAGHI, de Nexciencia*.- De visita en la Argentina, Antoni Llobet, profesor de la Universitat Autonoma de Barcelona, relata qué se está haciendo y qué falta a la hora de producir energía limpia, totalmente sostenible, a partir de agua y luz solar, del mismo modo que hacen las plantas. Este reconocido científico asegura que el desarrollo de la fotosíntesis artificial es la única manera que tiene la humanidad para salvar a la Tierra y a sí misma.

Cuando se graduó de químico en 1982, “no había ningún tipo de sensibilidad medio ambiental. El principio era quemar petróleo y a nadie le preocupaba en qué terminaría o si era contaminante”, relata el profesor Antoni Llobet, de la Universitat Autonoma de Barcelona e Institut Català d’Investigació Química (ICIQ), quien busca dar vuelta esta realidad de gases de Efecto Invernadero y cambio climático de un planeta en problemas. Él desde hace años trabaja en hacer posible a nivel cotidiano una energía alternativa, tan verde que busca imitar a las plantas. Se trata de la fotosíntesis artificial, que a partir de agua y luz solar produce hidrógeno como combustible limpio.

– ¿La fotosíntesis artificial es mejor que las otras energías alternativas existentes?

– Yo diría que la fotosíntesis artificial es la única alternativa que tenemos en el planeta Tierra para sobrevivir, es la única forma. Yo creo que no hay otra. ¿Cuáles son los recursos energéticos de los países? Todo lo que es combustible fósil se consume más rápido de lo que se genera, por ende, no es sostenible. La única energía sostenible del planeta es básicamente el Sol. O conseguís hacer la fotosíntesis artificial o vas a desaparecer de este planeta. Esto está clarísimo.

– ¿No hay nada intermedio?

– Lo intermedio es lo que se va haciendo, como las celdas fotovoltaicas basadas en el sol. Aquí se está a medio camino, porque se transforma la energía del sol en corriente eléctrica. Si no hay Sol, no hay corriente eléctrica, por lo tanto, en la noche si hace frío tienes un problema. En cambio, la fotosíntesis artificial permite transformar al Sol en corriente eléctrica y esta corriente eléctrica transformarla en un combustible como el hidrógeno. Entonces puedes guardarlo y usarlo, cuando llegue la noche, para generar energía. Actualmente, las celdas solares tienen unas eficiencias mejores que hace diez años y el precio es más pequeño. Esto funciona muy bien para generar electricidad, pero el paso siguiente es almacenarlo para usarlo en el momento en que lo necesites.

“Las celdas solares funcionan muy bien para generar electricidad, pero el paso siguiente es almacenarla para usarla en el momento en que la necesites”. Foto: Diana Martinez Llaser. Exactas Comunicación.
“Las celdas solares funcionan muy bien para generar electricidad, pero el paso siguiente es almacenarla para usarla en el momento en que la necesites”. Foto: Diana Martinez Llaser. Exactas Comunicación.

– ¿Cómo imagina el mundo cuando la fotosíntesis artificial sea la fuente principal de energía?

– Una de las cosas en que habrá un cambio brutal es en la contaminación del aire. Cuando se usa hidrógeno como combustible, se lo combina con oxígeno, y el producto que se genera es agua, o sea: contaminación cero. No vamos a tener todos los gases por la combustión de petróleo. La calidad del aire será mejor, habrá menos enfermedades, se necesitarán menos recursos médicos. Como dicen los anglosajones, es una win-win situation (situación en la que todos ganan). Tenemos que ir a este modelo de manera inmediata.

– No es fácil imitar a la naturaleza, hacer como las plantas que, del agua, luz y aire, generan energía…

– La naturaleza te da como una inspiración, un modelo que potencialmente puedes seguir, e incluso mejorar.

– Dentro de este desarrollo, ¿cuál es el último hito que más valora?

– Una de las cosas más difíciles en la que nosotros hemos estado trabajando es en encontrar catalizadores de oxidación de agua eficientes y robustos. Los catalizadores son sustancias que aceleran la velocidad de una reacción y, en este caso, hasta el punto de ser útiles para una aplicación tecnológica. Si uno mira los catalizadores que existían hace diez años, prácticamente se podían contar con los dedos del codo (ríe), como dicen por ahí. Había como uno o dos. Ahora mismo, se ha generado una información suficientemente relevante para que aumente de una forma espectacular el número de catalizadores que existen. Ahora mismo, en nuestro grupo, hemos mejorado un catalizador para que funcione mejor a como lo hace la naturaleza en las plantas verdes. Hemos incrementado en alrededor de unos 8 órdenes de magnitud la velocidad a la cual somos capaces de hacer la oxidación de agua respecto de hace unos diez años. Este es un progreso absolutamente espectacular, el cual difícilmente se hace solo, sino que requiere el conjunto de información de los distintos grupos de investigación. Esto te permite progresar y llegar hasta aquí.

– ¿Los mayores obstáculos?

– Cuando uno quiere estudiar un sistema muy complejo debe ir por partes. El desafío más fuerte que tenemos es que, por separado, entendemos todos y cada uno de los procesos que tienen lugar, pero para que funcione deben hacerlo todos junto. Y se debe tener la capacidad de poder ensamblar el conjunto de sistemas para que funcionen de manera homogénea y armonizada. Este es uno de los mayores desafíos que tenemos, pero no imposible. Yo creo que tenemos muchos elementos para progresar en este sentido.

– Dentro de los catalizadores, ¿cuál sería su sueño?

– Que funcione bien, que resulte comercial, y que todo el mundo pueda beneficiarse. Los que usamos ahora tienen metales de transición que son poco abundantes y caros. A través de ellos pudimos tener mucha información de cómo funcionan. El objetivo ahora es trasladar toda esta información -que hemos conseguido con estos catalizadores caros- a cosas que sean muchísimo más baratas y que permitan tener un desarrollo a nivel del planeta.

“En cuanto se empiece a contar el coste que tiene poner dióxido en la atmósfera, las tecnologías actuales serían viables al ciento por ciento”.

– ¿Qué tiempo le llevaría a la fotosíntesis artificial obtener combustible?

– Es una pregunta con múltiples respuestas, según cuál sea objetivo final. Por ejemplo, si vas a la montaña y quieres una mochila que pueda cargar las baterías del sol, esto ya es comercial. Otra cosa es tener en zonas remotas un sistema que pudiera transformar el sol en combustible como el hidrógeno. Esto podrías hacerlo a corto término, si bien aún no es comercial. Con la tecnología e información que tenemos hoy se puede hacer pero con materiales relativamente caros. Podría ser un nicho de explotación útil para casos concretos. Lo que tenemos ahora no es escalable a nivel planetario. Si se lo piensa para una casa, esto serviría. Pero para todo el conjunto de casas de Buenos Aires, la respuesta es: tenemos que seguir trabajando.

– ¿Cuánto costaría?

– El coste es muy relativo. Hoy en día tenemos la tecnología para eliminar todos los combustibles fósiles y transformarlos en hidrógeno, el problema está en el precio de esta tecnología. Es mucho más fácil ahora mismo quemar el petróleo porque están todas las redes de distribución montadas. Pero cuando se usan los combustibles fósiles, nadie penaliza por todo el dióxido de carbono que se está echando a la atmósfera. Y este dióxido de carbono es el responsable de que aumente la temperatura del planeta, es el responsable del cambio climático, y va a ser el responsable de que desaparezca la vida en este planeta si no cambiamos la historia. En el momento en que se empiece a contar el coste que tiene poner dióxido en la atmósfera, las tecnologías actuales serían viables al ciento por ciento. De esto hay estudios en que está muy bien demostrado y lo enseñan perfectamente.

Europa en marcha
Hace ya un año que está en marcha el proyecto A-LEAF de trece países europeos para obtener energía alternativa a partir de imitar la fotosíntesis de las plantas. “Hace quince días empezó “eSCALED”, otra iniciativa de la Unión Europea. Mientras el enfoque de A-LEAF es más de materiales, el nuestro es más molecular, pero perseguimos lo mismo: lograr que un pequeño aparato permita poner luz, y que haga la descomposición de agua en oxígeno e hidrógeno. A partir de aquí, sacar este hidrógeno y usarlo para que las celdas de combustible generen electricidad para tu casa o para hacer funcionar tu coche”, resume el profesor Antoni Llobet, del Institut Català d’Investigació Química (ICIQ), parte de esta iniciativa en la que participan estudiantes de doctorado.

* Nexciencia es una publicación de la Facultad de Ciencias Exactas de la Universidad de Buenos Aires.