Investigadores de la Universidad de Shangai Jiaotong en China, quienes durante años han estado analizando las propiedades de la fotosíntesis de las plantas, lograron crear una estrategia de diseño para obtener una hoja artificial que podría ser utilizada para dividir el agua en sus partes componentes: hidrógeno y oxígeno. El enfoque de los científicos en China está centrado en una hoja inorgánica artificial basada en una planta inyectada con partículas de dióxido de titanio para producir hidrógeno. El concepto busca aprovechar los procesos químicos y biológicos de las hojas naturales y, según los investigadores, podría conducir a un dispositivo que capture energía solar y produzca energía “limpia”.
La fotosíntesis es un proceso altamente eficiente que se produce en las hojas de los árboles cuando la energía solar cae sobre ellas y convierten esa energía luminosa en energía química utilizando dióxido de carbono y agua. Uno de los subproductos resultantes de este proceso es el oxígeno. Con este trabajo que están llevando a cabo los científicos chinos, se espera obtener la separación de las partes que componen el agua y aprovechar el hidrógeno para utilizarlo como fuente de energía. El hidrógeno podría ser utilizado como un combustible “limpio” ya que sólo emite vapor de agua durante su combustión, a diferencia de los derivados de petróleo o el carbón que liberan dióxido de carbono, principal gas de efecto invernadero. El reto siempre ha sido superar la barrera que significan los altos costos de una producción efectiva de hidrógeno.
El estudio de los científicos en China está centrado en una hoja inorgánica artificial basada en una planta alterada mediante la inyección controlada de partículas de dióxido de titanio para producir cantidades significativas de hidrógeno. "Este concepto podría ofrecer una nueva visión en el diseño de sistemas artificiales fotosintéticos basados en ejemplos biológicos para la construcción de un prototipo de trabajo que explote los recursos de energía sostenible", afirma el doctor Tongxiang Fan, quien dirigió el estudio. Los científicos primero inyectaron dióxido de titanio en hojas de una especie llamada Anemona vitifolia (una planta nativa de China) en un proceso de dos pasos. Luego, utilizando técnicas avanzadas de espectroscopía, los investigadores confirmaron que las características estructurales de estas “nuevas” hojas favorecían la recolección y aprovechamiento de la luz y descubrieron que esta nueva variedad resultante de hojas era ocho veces más activa en la producción de hidrógeno que el propio titanio.
Según los científicos, los resultados iniciales representan un primer paso importante hacia la construcción del prototipo de una hoja artificial. Tal como señala el doctor Fan, "la naturaleza todavía tiene mucho que enseñarnos y el ingenio humano es capaz de modificar los principios de los sistemas naturales para mejorar su utilidad". Desde hace cuatro décadas, en el ambiente científico se ha extendido el interés por la creación de sistemas artificiales que imiten a la fotosíntesis. Con frecuencia, lo que se hace es reemplazar a la clorofila por una amalgama de compuestos químicos, ya sean orgánicos o inorgánicos, que tienen la capacidad de captar la luz. Sin embargo, se desconoce lo que se debe hacer y cómo se debe manipular a los electrones liberados en el proceso fotosintético. Según los informes de los resultados, con esta planta “dopada” por los científicos chinos, las perspectivas son prometedoras y los investigadores son optimistas a la hora de avanzar hacia un nuevo concepto en la generación de energías más limpias y eficientes.
