Científicos han desarrollado un complejo molecular capaz de transformar la luz en energía de manera eficiente, un avance que marca un hito en la búsqueda de alternativas sostenibles para la producción de combustibles climáticamente neutros.
El avance fue descrito en un artículo publicado en la revista Nature Chemistry, donde un equipo de investigadores de la Universidad de Basilea, en Suiza, presentó un diseño molecular inspirado en procesos naturales como la fotosíntesis, capaz de generar y almacenar cargas eléctricas con la ayuda de la luz. Este hallazgo podría allanar el camino hacia la producción de combustibles limpios y sostenibles que no dependan de recursos fósiles, contribuyendo así a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero.
La investigación abre nuevas posibilidades en el campo de la química energética. Aunque se trata aún de un sistema experimental, los resultados apuntan a una herramienta clave para desarrollar combustibles verdes que imiten la eficiencia de la naturaleza, pero con aplicaciones más controladas y escalables. Los científicos destacan que no se trata de una copia de la fotosíntesis vegetal, sino de un enfoque complementario que aprovecha principios similares para aplicaciones tecnológicas.
Un diseño molecular con cinco piezas clave
El corazón de este avance es un complejo molecular compuesto por cinco fragmentos con funciones diferenciadas. En un extremo del sistema se ubican dos componentes capaces de liberar electrones, lo que los convierte en centros con carga positiva. En el extremo opuesto se sitúan otros dos fragmentos que pueden recibir electrones, generando así cargas negativas. En el centro se encuentra un componente fotoactivo, cuya función es responder a la luz e iniciar la reacción.
De este modo, el sistema es capaz de almacenar simultáneamente dos cargas positivas y dos negativas, lo que lo convierte en una especie de “batería molecular” activada por luz. El equipo logró observar este fenómeno sometiendo el complejo a dos pulsos de luz en rápida sucesión. Durante la primera exposición, un electrón se desplazó de un extremo al otro del sistema, fijándose en la zona receptora. Tras un segundo pulso, el proceso se repitió, logrando duplicar la carga almacenada.
El investigador Mathis Brändlin, uno de los autores principales del estudio, destacó la relevancia de este mecanismo al señalar que “esta aproximación paso a paso significa que también es posible usar luz con una intensidad considerablemente menor”. Esto es especialmente importante porque en intentos previos la reacción solo podía inducirse mediante el uso de láseres extremadamente potentes. Ahora, el sistema puede activarse con intensidades más cercanas a las de la luz solar, lo que lo acerca a un escenario de aplicación real.
De los laboratorios al futuro energético
Aunque el descubrimiento es prometedor, los propios científicos subrayan que aún queda un largo camino por recorrer antes de poder hablar de una aplicación práctica a gran escala. Tal como explicó el profesor Oliver Wenger, líder del grupo de investigación, “esperamos que este tipo de moléculas nos ayuden a abrir nuevas posibilidades para una transición hacia una energía más verde”.
Por ahora, el sistema no es capaz de replicar el complejo proceso de la fotosíntesis natural, que además de generar energía en forma de carbohidratos también produce oxígeno. “Las plantas siguen siendo insustituibles en su papel para la vida terrestre”, reconocen los autores. Sin embargo, el enfoque molecular desarrollado podría integrarse en plataformas destinadas a generar combustibles sostenibles.
Las aplicaciones más inmediatas que vislumbra el equipo incluyen la producción de hidrógeno, metanol y combustibles sintéticos que, en su combustión, emitan solo la cantidad de dióxido de carbono previamente capturada durante su fabricación. Esto permitiría, en principio, un ciclo neutro de emisiones, un objetivo que se persigue intensamente en el marco de la lucha contra el cambio climático y la transición hacia una economía descarbonizada.
Inspiración en la fotosíntesis
El proyecto se inspira directamente en la fotosíntesis, uno de los procesos biológicos más fundamentales para la vida en la Tierra. A través de la captura de luz solar, las plantas transforman dióxido de carbono y agua en oxígeno y compuestos orgánicos que sirven como reserva energética. Este mecanismo, que comenzó a desarrollarse hace miles de millones de años, permitió la acumulación de oxígeno en la atmósfera y sentó las bases para la aparición de formas de vida complejas.
Sin embargo, trasladar esta eficiencia natural a sistemas artificiales ha sido un reto científico de primer orden durante décadas. En los últimos años, varios experimentos han intentado emular parcial o totalmente el proceso. En 2021, por ejemplo, investigadores lograron que renacuajos respiraran mediante fotosíntesis, tras inyectar algas en su sistema circulatorio. Este experimento extremo demostró hasta qué punto la biología puede integrarse con tecnologías de conversión energética.
Pero también existen señales de alerta. En 2023, un estudio reveló que las hojas de muchos árboles tropicales podrían estar alcanzando temperaturas demasiado altas debido al cambio climático, lo que podría comprometer su capacidad fotosintética. Según las proyecciones, cuando las temperaturas superan los 46,7 grados Celsius, las funciones celulares críticas empiezan a deteriorarse, con consecuencias devastadoras para la productividad de los bosques y, en última instancia, para la absorción de carbono en el planeta.
Un paso hacia la neutralidad climática
El avance suizo debe entenderse como parte de un esfuerzo internacional por desarrollar tecnologías que aprovechen la energía solar de forma más directa y sostenible. La idea de utilizar moléculas que se comporten como “nano-fábricas” de energía se alinea con los objetivos globales de lograr sistemas de producción de combustibles que no aumenten el balance neto de emisiones de gases de efecto invernadero.
Los combustibles verdes derivados de este tipo de procesos tienen la ventaja de que podrían aprovechar la infraestructura existente, al tiempo que ofrecen una alternativa viable frente a los combustibles fósiles. En escenarios ideales, un automóvil, un avión o una planta de generación eléctrica podrían funcionar con metanol o combustibles sintéticos producidos mediante estos mecanismos, sin contribuir al calentamiento global.
De acuerdo con los investigadores, uno de los mayores desafíos será integrar este tipo de moléculas en sistemas estables y escalables, capaces de soportar las demandas energéticas de la sociedad moderna. El camino hacia la aplicación industrial requerirá no solo optimizar la eficiencia del proceso, sino también garantizar que los materiales empleados sean accesibles y sostenibles en su producción.
Ciencia y sostenibilidad: un futuro compartido
El desarrollo de este nuevo complejo molecular refuerza la idea de que la química puede desempeñar un papel decisivo en la transición hacia fuentes de energía más limpias. Al combinar principios de la naturaleza con el ingenio humano, los científicos buscan soluciones que permitan enfrentar una de las mayores crisis de la historia: el cambio climático.
Wenger subraya que “aún estamos lejos de un sistema completo, pero cada paso en esta dirección es esencial”. Y es que, más allá de sus aplicaciones directas, el hallazgo abre nuevas líneas de investigación sobre cómo la luz puede ser aprovechada para inducir y sostener reacciones químicas útiles, un campo con implicaciones que van desde la medicina hasta la producción industrial.
Con ello, el estudio no solo aporta un avance técnico, sino que también ofrece un mensaje de esperanza: la posibilidad de que la ciencia aporte herramientas concretas para reducir la dependencia de combustibles fósiles y avanzar hacia una sociedad más sostenible.
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