Gracias a la combinación de complejos de proteínas de diferentes especies, un equipo de investigadores logró aumentar la capacidad de absorción de luz de la biofotovoltaica.
Mezclar los «trucos evolutivos» de la Madre Naturaleza para crear una nueva generación de células solares orgánicas. Esto ha hecho un grupo de científicos de Alemania e Israel, para dar un impulso al desarrollo de la fotovoltaica orgánica. El estudio, realizado conjuntamente por la Ruhr-Universität Bochum (RUB) y el Instituto de Tecnología de Israel en Haifa, se centra en los complejos de proteínas responsables de la fotosíntesis.
Desde hace algún tiempo, la ciencia ha estado tratando de replicar el proceso químico por el cual las plantas verdes y otros organismos producen energía y sustancias útiles a partir del CO2, el agua y la luz. Una de las aplicaciones relacionadas con esta línea de investigación son las células solares orgánicas. Estas unidades son capaces de convertir la luz solar en energía eléctrica, utilizando componentes biológicos de los mismos organismos fotosintéticos.
En detalle, en este tipo de estudios se usa el fotosistema II (PSII), un complejo proteínico presente en plantas, algas y bacterias; gracias a la luz, este elemento activa la fotólisis del agua produciendo oxígeno, protones (H+) y electrones (e-).
Sin embargo, por muy único que sea el PSII, su eficiencia es limitada, ya que sólo puede utilizar un porcentaje de la luz solar. El principal problema es que estos complejos no son capaces de convertir la luz verde en energía, por lo que se refleja dando a las plantas su color.
Profesor Marc Nowaczyk del RUB
Sin embargo, no para todos los organismos fotosintéticos, existe esta brecha.
Las cianobacterias han resuelto este problema formando proteínas especiales que recogen la luz, por ejemplo, los ficobilisomas, que también explotan esta luz. Esta cooperación funciona en la naturaleza, pero aún no en el tubo de ensayo.
Marc Nowaczyk
Al menos hasta ayer, el equipo RUB y el equipo israelí lograron salvar esta brecha creando y estabilizando un super complejo multiproteico de PSII y foxicobilisomas. El siguiente paso fue incorporarlo a las nuevas estructuras de bioelectrodos.
Hemos superado este desafío usando electrodos personalizados, tridimensionales y transparentes en combinación con hidrogeles redox activos.
Volker Hartmann, autor principal del estudio.
Este diseño también permitió a los investigadores usar fotones en el rango de longitudes de onda de 500 a 600 nm (luz verde). La unión de los complejos de superproteínas se considera una etapa intermedia prometedora en el desarrollo de las células solares orgánicas.
Las ventajas de las diferentes especies pueden, de hecho, combinarse funcionalmente en sistemas semi-artificiales. En el futuro, los investigadores se centrarán principalmente en la optimización de la producción y la durabilidad de los componentes biológicos.
Más información: Journal of Materials Chemistry A – Ruhr-Universität Bochum
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