La fotosíntesis natural es el proceso por el cual los organismos dotados de clorofila (plantas verdes, algas y algunas bacterias) producen materia orgánica a partir de agua y CO2 atmosférico y utilizan para ello la energía solar.
Inspirándose en ese proceso, un equipo de investigadores de la Universidad de Berkeley ha desarrollado un sistema de fotosíntesis artificial híbrida bioinorgánica que sigue un patrón parecido y emplea la energía del sol para producir metano.
El proceso implica la síntesis de hidrógeno a partir de agua y abre las puertas a una posible utilización del H2 procedente de otras energías renovables: energía fotovoltaica, eólica, geotérmica, etc. Las posibilidades que se vislumbran (incluso, siendo cautos) invitan al optimismo.
Las diferentes vías de síntesis del H2 son procesos harto conocidos y usados tanto en laboratorio como a nivel industrial. La electrolisis del agua es un método sencillo para obtener hidrógeno gaseoso, pero requiere electricidad. Por otro lado, en la síntesis industrial es común utilizar hidrocarburos, como el metano, para obtener hidrógeno. En ambos casos y en otros similares, la producción de H2 exige gasto energético y se convierte en un proceso no sostenible.
La novedosa propuesta del equipo de Berkeley es radicalmente inversa: obtener metano a partir de hidrógeno renovable. Para ello, se aprovecha la infinita energía solar en un proceso de tipo fotosintético, lo que quizá podría llevar a la fabricación de gas natural a partir de agua y luz.
El sistema desarrollado es híbrido, ya que presenta componentes inorgánicos y biológicos compatibles que trabajan juntos. Concretamente, un material inorgánico fotoactivo, constituido por una matriz de nanocables de silicio y óxido de titanio se encarga de captar y utilizar la energía solar para producir la electrolisis del agua y generar oxígeno e hidrógeno.
Ese hidrógeno renovable es empleado por una bacteria para captar CO2 atmosférico y emitir CH4 (metano, gas natural).
Methanosarcina barkeri, la bacteria en cuestión, actúa como biocatalizador en la fijación del CO2 atmosférico para la producción de metano con gran eficiencia: un 86 %, según estos investigadores. Con este sistema de fotosíntesis artificial híbrida bioinorgánica se estima un sorprendente rendimiento superior al 50 %, en la conversión eléctrica y química; y una eficiencia del 10 %, en la conversión, si se empareja con un panel solar y un electrolizador de última generación.
Este sistema supone un prometedor punto de partida en el campo de la biología sintética. Con el ejemplo de bacterias que usan hidrógeno renovable para producir metano, el estudio señala la posibilidad de producir otros productos químicos de valor añadido a partir de organismos sintetizadores. Cabría pensar si en el futuro la producción de hidrógeno renovable no estará ligada a plantas solares como las que producen electricidad hoy. ¿Gas natural sintetizado por una central solar? Quién sabe.
