¿Cómo pueden las plantas cambiar nuestro futuro? Producir energía eléctrica aprovechando la interacción entre bacterias y la fotosíntesis vegetal es posible, y aquí te explico cómo.
La fuente que permite el sustento de todos los seres vivos en la Tierra es el carbono, más específicamente el dióxido de carbono (CO2) que se encuentra en nuestra atmósfera.
La fotosíntesis en las plantas
La producción de biomoléculas comienza con los procesos impulsados por el Sol, el mayor generador de energía renovable del planeta. La gran estrella brillante irradia con ondas electromagnéticas la atmósfera, y una pequeña parte de esta energía llega a los organismos fotoautótrofos, que a través de la fotosíntesis elaboran sustancias para su propio sustento y el de los heterótrofos.
El proceso fotosintético, en la primera fase luminosa, permite a la planta interceptar, con la ayuda del pigmento clorofila, una longitud de onda específica de los rayos solares llamada PAR (radiación activa fotosintética), que activa la producción de energía "excitando" los electrones, que se mueven para luego regresar a su lugar. Este movimiento de los electrones provoca la liberación de energía que la planta transforma en energía química (moléculas de ATP y NADHP) que se empleará en la segunda fase, la fase oscura.
Durante la fase oscura, el CO2 entra en la planta a través de aberturas en las hojas llamadas estomas, y se transforma mediante una serie de reacciones químicas en oxígeno y azúcares simples, como la glucosa, utilizando las moléculas de alto rendimiento energético creadas en la primera fase.
La siguiente fórmula resume el proceso:
CO2 (Dióxido de carbono) + 6 H2O (Agua) + Luz → C6H12O6 (Glucosa) + 6 O2 (Oxígeno)
Una vez finalizada la reacción, la planta distribuye los recursos (carbono), dirigiéndolos a la respiración celular y a la producción de los diferentes órganos que la componen (hojas, tallo y raíces) según las necesidades que tiene en el entorno en el que se encuentra. Mientras que los excedentes restantes son liberados en el suelo para nutrir a las formas heterótrofas que habitan en él.
Producir energía eléctrica con la fotosíntesis
Las bacterias que se encuentran en el suelo realizan una serie de actividades esenciales para mantener las características del suelo, lo que es imprescindible para el crecimiento de las plantas junto con otros factores físicos. Por lo tanto, tienen un papel muy importante, pero no solo en el ecosistema del microambiente de la planta analizada, sino también en el desarrollo de una idea revolucionaria que cambiará definitivamente nuestro suministro energético si se aplica adecuadamente: la producción de energía eléctrica a través de la fotosíntesis.
Esta hipótesis parece salir de un libro de ciencia ficción de Asimov, quien, por cierto, había imaginado muchos eventos que luego realmente ocurrieron. Pero obtener energía de la fotosíntesis ya no es fruto de la imaginación, ya que las investigaciones, la experimentación y el desarrollo de prototipos lo han convertido en una realidad.
Todas las fuentes se basan en el mismo principio. La planta realiza la fotosíntesis y el exceso de glucosa es absorbido por las bacterias. Este paso genera un potencial electroquímico en el metabolismo microbiano, donde los electrones se mueven produciendo energía. Esta energía puede luego ser captada por estructuras insertadas en el suelo que funcionan como electrodos.
Plantalámparas, Plant-e & Bioo-Lite
Los primeros modelos experimentales fueron proyectos sencillos iniciados en algunas escuelas secundarias de Sudamérica, con un bajo rendimiento energético. El siguiente paso lo dio la UTEC (Universidad de Ingeniería y Tecnología de Lima, Perú), donde un grupo de estudiantes e investigadores creó Plantalámparas, una lámpara alimentada con la energía de las plantas. Fueron capaces de proporcionar luz a las poblaciones de las áreas más remotas de la Amazonía, mejorando rápidamente su calidad de vida.
Otro proyecto es Plant-e, una spin-off que colabora con la ‘Environmental Technology of Wageningen University’ en los Países Bajos, que propone el autoensamblaje de módulos diseñados para producir electricidad a través de la fotosíntesis. Sin embargo, su rendimiento aún es insuficiente. Mientras tanto, el modelo más avanzado en este momento es el de Bioo-Lite.
Una colaboración entre Arkyne Technologies y tres universitarios españoles, Rafael Rebollo, Pablo M. Vidarte y Javier Rodríguez. A través de una recaudación de fondos en línea, lograron obtener los recursos necesarios para el posterior desarrollo del proyecto.
Durante este crowdfunding se pusieron a la venta los primeros ejemplos de plantas en maceta, que permiten cargar un celular con la ayuda de un cable USB hasta 3 veces al día, con una potencia de 3.5 voltios, equivalente a un puerto USB de computadora.
The future prospects are promising, as it is expected that 1x1 meter panels will be created, capable of generating between 3 and 40 watts (28 KWh – 280 KWh per year). Therefore, 100 square meters of surface area, depending on the plant species used, will be sufficient to provide the necessary energy for a hypothetical average household.
¿Qué nos espera en el futuro?
Un gran número de estudiantes, profesores y doctorandos están llevando a cabo investigaciones de este tipo en Italia, España, India, América, China, Francia, Alemania… Todos dominados por la curiosidad y el deseo de crear una solución económica y ecológica para acceder a nuevas formas de energía renovable como esta.
Imagina las hermosas ciudades del futuro llenas de plantas que nos proporcionarán no “solo” oxígeno y nutrientes, sino también toda la energía eléctrica que la sociedad necesita.
📝 ¡Gracias por leerme! Escribí este artículo originalmente en italiano y en español, el primero para el periódico “Scienza Online” el 8 de noviembre de 2017, y el segundo para “Agenzia di Stampa UE” el 28 de noviembre de 2017. Posteriormente, fue reeditado y publicado en “Laici” el 4 de junio de 2024. Puedes encontrarlo en las siguientes plataformas, con enlaces a las versiones en inglés e italiano en mi sitio web:
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