Durante años, los científicos han intentado comprender las capacidades evolutivas de las plantas para producir energía y han tenido un éxito parcial. Pero un estudio reciente de la Universidad de Tel Aviv parece hacer posible lo imposible, demostrando que cualquier planta puede transformarse en una fuente eléctrica, produciendo una variedad de materiales que pueden revolucionar la economía global, desde el uso de hidrógeno como combustible para limpiar el amoníaco para reemplazar los contaminantes en la industria agrícola.
«La gente no sabe que sus macetas tienen corriente eléctrica para todo», dijo Iftach Yacoby, jefe del Laboratorio de Estudios de Energía Renovable en la Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad de Tel Aviv en una entrevista reciente con Calcalist.
«Nuestro estudio abre la puerta a un nuevo campo de la agricultura, equivalente a la producción de trigo o maíz para la seguridad alimentaria, que genera energía», dijo. Sin embargo, Yacoby deja en claro que tomará al menos una década antes de que los resultados de la investigación puedan transferirse al nivel comercial.
Yacoby dirigió el estudio con el profesor de la escuela de ciencias moleculares de la Universidad de Arizona, Kevin Redding. El estudio fue financiado por la Fundación Binacional Estados Unidos-Israel y sus hallazgos fueron publicados en abril en la revista científica Energy & Environmental Science de la Royal Society of Chemistry en el Reino Unido.
En el corazón de la investigación está la comprensión de que las plantas tienen capacidades particularmente eficientes en lo que respecta a la generación de electricidad. «Cualquier cosa verde que no sea dólares, sino hojas, hierba y algas marinas, por ejemplo, contiene paneles solares que son completamente idénticos a los paneles que está construyendo todo el país», explicó Yacoby. “Saben cómo absorber la radiación solar y hacer que los electrones fluyan fuera de ella. Esa es la esencia de la fotosíntesis. La mayoría de la gente piensa en el oxígeno y la producción de alimentos, pero la fase más básica de la fotosíntesis es la misma que los paneles de silicio en el Negev y en los tejados: absorben la luz solar y generan corriente eléctrica”.
La principal dificultad que enfrentaron los científicos fue encontrar la corriente eléctrica en las plantas y usarla para otros fines. “En casa, se puede conectar una corriente eléctrica a muchos dispositivos. Simplemente conecte el dispositivo a una toma de corriente. Pero cuando quieres hacerlo en plantas, se trata del orden de los nanómetros. No tenemos idea de dónde enchufar los enchufes. Eso es lo que hicimos en este estudio. En las células de las plantas, descubrimos que se pueden usar como un receptáculo para cualquier cosa, con solo un tamaño de nanómetro. Tenemos una enzima, que es equivalente a una máquina biológica que puede producir hidrógeno. Tomamos esta enzima, la juntamos para que se asiente en el zócalo de la célula de la planta, que anteriormente solo era hipotética. Cuando comenzó a producir hidrógeno, probamos que teníamos un enchufe para todo, aunque de tamaño nanotérmico.
«Si adjuntas una enzima que produce hidrógeno, obtienes hidrógeno, es el combustible más limpio que puede ser», dijo. “Ya hay autos eléctricos y bicicletas con un alcance de 150 km que viajan con hidrógeno. Existen muchos tipos de enzimas en la naturaleza que producen sustancias valiosas, como el amoníaco necesario para la industria de los fertilizantes y hoy en día todavía se produce mediante un método muy tóxico y dañino que consume mucha energía. Podemos proporcionar una alternativa basada en plantas para la producción de materiales que se fabrican en instalaciones de fabricación de productos químicos. Es una plataforma eléctrica dentro de una célula vegetal viva».
«En cada planta de color verde hay una sustancia llamada clorofila», continuó Yacoby. “Esta sustancia es la base de las células fotovoltaicas biológicas de la planta. Tomamos una de estas células, la incubamos y plantamos un punto estratégico de hidrogenación, la enzima que produce hidrógeno, y luego la sumergimos en las micro algas verdes. La inserción se realizó utilizando una tecnología conocida como cañón. Es un pequeño cañón de helio de alta presión que dispara nanopartículas de oro recubiertas con ADN, una tecnología que ya ha estado en el mercado durante 20 años».
“Era importante para nosotros saber que alcanzamos un punto que permitiría un suministro de electrones de casi el 100%. Este crecimiento lento se ha demostrado, porque si hubo un crecimiento rápido significa que hay una fuga de electrones y procesos en los que no estamos interesados. Así es como nos dimos cuenta de que este es un sitio estratégico, que si se adhieren a alguna enzima obtienes exclusividad en la corriente eléctrica”, dijo Yacoby.
A pesar de los resultados prometedores del estudio, Yacoby enfatizó que se necesita más trabajo y un tiempo considerable para el desarrollo comercial.
«Para que el proceso sea económico, debe justificarse un ritmo de producción», explica. “No estamos allí ahora mismo. Necesitamos una mejora de entre 5 y 10 veces para alcanzar una justificación económica para un proceso piloto. Creo que podremos lograr esto en los próximos 10 a 15 años».
El siguiente paso es comenzar a tomar enzimas que producen otras sustancias y tratar de lograr resultados similares, dijo.
“La enzima con la que más sueño es una que pueda producir amoníaco. El amoníaco es la base de la revolución agrícola moderna, a través de la cual se producen los fertilizantes agrícolas. Pero es un proceso muy problemático para el medio ambiente, todo el proceso puede dañar el ecosistema, ya que los nitratos liberados a la atmósfera pueden producir lluvia ácida”, explicó Yacoby.
“Si podemos lograr que las plantas produzcan amoníaco por sí solas, no necesitamos producir fertilizantes en absoluto. Podemos abandonar el fertilizante nitrogenado y permitir que las plantas usen nitrógeno en el aire sin fertilizante”, dijo.
«Hay infinitas posibilidades, y estoy seguro de que esta investigación hará volar las mentes de muchos otros científicos», concluyó. «Será muy interesante ver qué hará la gente con él».