La fotosíntesis artificial, un poco más cerca gracias a un trabajo con participación gallega

¿Qué ocurre en el interior de una molécula cuando recibe una carga eléctrica?, ¿cómo se transfiere esa carga?, ¿qué alteraciones se producen? Responder a estas preguntas no solo ofrecería un entendimiento de procesos esenciales para la vida como la fotosíntesis, la respiración celular o la conversión de la luz en energía, sino que también abriría la puerta para que el hombre pudiera dominar estos procesos e imitar en un futuro a la propia naturaleza, e incluso mejorarla.

Es algo que los científicos de todo el mundo llevan años intentando conseguir. Incluso investigadores del MIT están trabajando en una hoja artificial que permita realizar la fotosíntesis para convertir la luz solar en hidratos de carbono y almacenar energía. Pero aún no lo han conseguido. Les falta, quizás, el conocimiento básico que permita explicar cómo empieza todo. O, lo que es lo mismo, volver a la pregunta inicial: ¿qué ocurre en el interior de una molécula cuando recibe una carga eléctrica? La respuesta aún no existe, pero un equipo de científicos del Ciqus de la Universidade de Santiago (USC), de IBM Research (Suiza) y de la petrolera ExxonMobil (EE.UU) han dado el primer paso para desentrañar el misterio. Han conseguido, por primera vez, visualizar en tiempo real las transformaciones producidas en moléculas individuales como consecuencia de la transferencia de la carga eléctrica que reciben. El estudio, de gran trascendencia, se ha publicado en la revista científica Science.

«É un traballo de investigación básica, pero que nos da pistas importantes para dominar procesos relevantes na vida, como pode ser a fotosíntese ou o proceso de conversión da luz en enerxía eléctrica», explica Diego Peña Gil, científico del Centro Singular de Investigación en Química Biológica y Materiales Moleculares de la Universidade de Santiago. «O ser humano -añade-, aínda non é capaz de reproducir eses procesos de forma eficiente, pero se, por exemplo, fóramos capaces de imitar a fotosíntese das plantas teríamos avanzado moito na solución dos problemas enerxéticos e ambientais».

Este no es el objetivo de la investigación, de carácter más básico, pero sus conclusiones sí pueden ayudar, y mucho, a los científicos de todo el mundo que trabajan de forma más aplicada en este campo. «Agora que podemos ver qué ocorre no interior dunha molécula cando recibe unha carga eléctrica podemos chegar a entender este proceso e a dominalo nun futuro, co que se podería aplicar a procesos que sexan interesantes para mellorar a calidade de vida das persoas», precisa el científico.

La fotosíntesis artificial aún se ve lejana, o quizás no tanto, pero una aplicación que sí puede estar más cerca es el perfeccionamiento del proceso por el que la luz se convierte en energía eléctrica en las células fotovoltaicas, lo que conduciría a obtener electricidad de forma más barata y sin generar emisiones contaminantes.

El proceso que permite visualizar en tiempo real las transformaciones producidas en moléculas individuales al recibir una carga eléctrica fue posible gracias al microscopio de fuerza atómica que ha desarrollado la compañía IBM, con la que colabora desde hace años el equipo gallego. Las mejoras introducidas en este instrumento no solo permiten ver las moléculas, sino también, y más importante aún, manipular su carga de forma simultánea y a demanda.

Uno de los resultados más destacados del trabajo se obtuvo con las porfirinas, el compuesto matriz de la clorofila y la hemoglobina. «Hemos conseguido, por primera vez, observar los cambios de conjugación y aromaticidad de una porfirina en tres estados de carga diferentes, lo que es clave para entender su función e importante papel en la naturaleza», advierte Leo Gross, investigador de IBM en Zurich.