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Nanobiofotosíntesis artificial

Los científicos del Departamento de Energía del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) y la Universidad de California (UC) de Berkeley, publicaron en la revista científica Nano Letters, el 7 de abril del 2015, un artículo en el cual presentan un sistema híbrido de nanocables semiconductores y bacterias capaz de imitar el proceso de fotosíntesis natural por el cual las plantas utilizan la energía de la luz solar para sintetizar carbohidratos a partir de dióxido de carbono y agua.

El nuevo sistema de nanobiofotosíntesis artificial sintetiza acetato combinando el dióxido de carbono atmosférico y el agua,  sustancia básica para numerosos procesos de biosíntesis destinados a obtener productos químicos valiosos, incluyendo plásticos biodegradables, sustancias farmacéuticas y biocombustibles.

El Dr. Peidong Yang, de la División de Ciencias de Materiales del Laboratorio Berkeley y uno de los líderes del proyecto dice: “Nuestro sistema tiene el potencial de cambiar fundamentalmente la industria química y petrolera debido a que podemos producir los productos químicos y combustibles de una manera totalmente renovable, en lugar de extraerlos de las profundidades de la tierra”

El sistema comienza con un “bosque artificial” de heteroestructuras de nanocables de óxido de silicio y óxido de titanio. Una vez establecido el bosque de matrices de nanocables se rellena con poblaciones microbianas productoras de enzimas capaces de catalizar selectivamente la reducción del dióxido de carbono. En la investigación utilizaron Sporomusa ovata, una bacteria anaerobia que acepta fácilmente electrones directamente desde el entorno circundante y los utiliza para reducir el dióxido de carbono.

fotosintesis

Cuando el “bosque artificial”  absorbe la luz del sol, se generan en los nanocables fotoexitados pares electrón-hueco. Los electrones fotogenerados en el oxido de silicio son pasados ​​a las bacterias para la reducción de CO2 a acetato, mientras que en los huecos fotogenerados en el óxido de titanio se disocian  las moléculas de agua para liberar oxígeno.

laboratorio 2

Con la tecnología híbrida nanocables-bacterias los investigadores lograron  una eficiencia de conversión de energía solar de hasta 0,38 % durante aproximadamente 200 horas bajo luz solar simulada;  aproximadamente la misma producida en una hoja. Finalmente, con una bacteria Escherichia coli modificada genéticamente capaz de utilizar el acetato sintetizado en el proceso (6 gramos/litro) para obtener acetil coenzima A,  lograron producir 26% de butanol (biocombustible), un 52% de plásticos biodegradables (PHB) y distintos isoprenoides.

Otro interesante intento tendiente a  revertir el incremento de dióxido de carbono en la atmosfera y generar biocombustibles. Otro intento nanobiotecnológico para la ineludible  tarea de disminuir el consumo de petróleo en la tierra.

Lectura complementaria:

Major advance in artificial photosynthesis poses win/win for the environment.

Fuente: http://www.infobiotecnologia.blogspot.com.ar/

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