Gran premio para el desarrollo de la fotosíntesis artificial
Premio de investigación y un millón de euros
Fondazione Umberto Veronesi
Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung
Como uno de los tres galardonados, Markus Antonietti recibe el premio internacional de investigación «Lombardia è Ricerca», dotado con 1.000.000 de euros, en La Scala de Milán. Los investigadores han desarrollado un proceso de producción de energía limpia mediante una «fotosíntesis artificial» inspirada en la naturaleza.
Los humanos producimos más dióxido de carbono del que pueden utilizar las plantas y las algas. La «fotosíntesis artificial» ofrece ahora la posibilidad de corregir este desequilibrio ecológico y generar energía limpia, en particular hidrógeno verde. Para este proceso, Markus Antonietti y sus colegas internacionales han estudiado, imitado y perfeccionado los mecanismos de la fotosíntesis natural.
La contribución de Markus Antonietti, director del Instituto Max Planck de Coloides e Interfaces, y sus colaboradores radica en el desarrollo de catalizadores baratos y sostenibles. Se utilizan en la «fotosíntesis artificial» y pueden convertir la energía de la luz solar en procesos moleculares que de otro modo sólo se conocen en la biología. El oxígeno y las moléculas de combustible, como el etanol, se obtienen así a partir del agua y el dióxido de carbono. «La fijación de dióxido de carbono de nuestro proceso es ya muy superior a la de los árboles», dice Markus Antonietti, y añade: «En proyectos conjuntos de la UE con nuestros socios italianos, prevemos productividades de moléculas de combustible de 300 toneladas por hectárea».
Los fotocatalizadores de la investigación de Markus Antonietti consisten en nitruros de carbono poliméricos. Se trata de un polvo amarillo derivado de moléculas simples como la urea. Al igual que las plantas, utilizan la luz solar para sintetizar azúcares, combustibles o productos químicos útiles, pero de forma más eficiente y con un material único, robusto y respetuoso con el medio ambiente.
Por este logro, Antonietti recibe ahora el premio «Lombardia è Ricerca» junto con Marcella Bonchio y Pierre Joliot. «Este premio también da a conocer nuestra investigación sostenible, tan importante para el futuro, a un público más amplio», afirma Markus Antonietti. «Hay opciones muy prometedoras para responder a la crisis climática, pero no se discuten públicamente. Por eso este premio es importante para mí», explica. Juntos, los premiados han trabajado en diferentes áreas de investigación para entender y maximizar artificialmente la eficiencia de la fotosíntesis.
Desde 2017, el premio de investigación «Lombardia è Ricerca» se concede a los mejores hallazgos científicos en el ámbito de las ciencias naturales. El jurado está formado por 15 científicos internacionales de primer nivel. Markus Antonietti es el segundo ganador de Alemania.
El equipo de investigación de la Sociedad Max Planck de Alemania, encabezado por Tobias Erb y Tarryn Miller del Instituto de Microbiología Terrestre en Marburgo, ha desarrollado una plataforma para la construcción de cloroplastos –estructuras donde tiene lugar la fotosíntesis– de manera artificial, a partir de la combinación de microfluidos y membranas tilacoides naturales de las plantas de espinacas. Los cloroplastos artificiales son capaces de unir y convertir el dióxido de carbono (gas de efecto invernadero) utilizando energía luminosa.
Naturalmente, la fotosíntesis se lleva a cabo en dos partes: La primera etapa se denomina lumínica, en ella, dentro de los cloroplastos de las plantas, se absorben longitudes de onda que descomponen las moléculas de agua (H2O) obtenidas del medio exterior. De esta etapa resultan iones hidrógeno (H+) y oxígeno (O2).
Mientras que, en la segunda fase, conocida por algunos como oscura, el CO2 que el vegetal incorpora del medio exterior se combina con los iones de hidrógeno (H+). En este proceso se usa energía y el producto resultante es la glucosa, un carbohidrato que almacena la energía necesaria para el crecimiento de las plantas.
El estudio de la Sociedad Max Planck de Alemania integra partes biológicas naturales y artificiales para construir gotas microfluídicas del tamaño de una célula que imitan el cloroplasto y son capaces de desencadenar tareas biosintéticas complejas impulsadas por la luz, incluida la fijación de carbono.
Según sus creadores, estas nuevas estructuras pueden programarse para lograr procesos fotosintéticos mejorados o nuevos para la naturaleza, lo que implica abarcar desde la síntesis de pequeñas moléculas o medicamentos hasta sistemas biológicos artificiales para la muestra de carbono ambiental.
Se trata de una invención muy prometedora, que permite una tasa de unión del dióxido de carbono 100 veces más rápida que otros proyectos biológicos sintéticos, por lo que, además, constituye un avance en la lucha contra uno de los mayores desafíos de la humanidad: las concentraciones de CO2 en el planeta y el cambio climático.
