La Universidad de Warwick (Reino Unido), la Universidad de Bremen (Alemania) y la EPFL (Suiza) llevan a cabo un estudio patrocinado por la Agencia Espacial Europea (ESA) que busca desarrollar dispositivos capaces de imitar el proceso de fotosíntesis de las plantas.
Su objetivo es convertir la luz solar y el agua en oxígeno, y se ha comprobado que funcionarán en la Luna e incluso en Marte. En la actualidad, la electrólisis se utiliza como el método más común para la producción de oxígeno a partir del agua, pero este proceso requiere electricidad como fuente de energía.
“Se ha detectado agua en la Luna y en Marte, por lo que este estudio allana el camino para desarrollar un dispositivo alternativo que mantenga a los futuros astronautas respirando oxígeno fresco en las misiones de exploración”, dice Brigitte Lamaze, ingeniera de control ambiental y soporte vital de la ESA.
En ese sentido, se están desarrollando dispositivos de fotosíntesis artificial, los cuales usan materiales semiconductores recubiertos con catalizadores metálicos para convertir el agua y la luz solar en oxígeno, eliminando la necesidad de electricidad como requisito para la producción del mismo.
Lamaze destaca que existen formas más eficientes y respetuosas con el medio ambiente de recrear las condiciones que dan vida a la atmósfera de la Tierra empleando los recursos disponibles. Estas nuevas técnicas prometen acercarse a su objetivo de crear un ecosistema completo en un entorno controlado.
Por su parte, Christel Paille, ingeniera de soporte vital y control ambiental de la ESA, comenta que en la agencia espacial constantemente se desafían los límites del conocimiento teórico para desarrollar y mejorar la tecnología. El estudio mencionado es solo un “ejemplo de cómo están avanzando en la comprensión de los desarrollos necesarios para las nuevas tecnologías espaciales”.
El sol en Marte
Existe la pregunta sobre la viabilidad de la fotosíntesis artificial en el planeta rojo, dado que depende de la disponibilidad de luz solar. Sobre esto, el equipo de investigación ha llevado a cabo estudios y determinado que sí es factible, a pesar de la menor intensidad de la luz solar y debido a la mayor distancia del sol.
Para optimizar el proceso, se propone utilizar espejos solares simples que puedan concentrar la luz solar, lo cual mejoraría su desarrollo y permitiría obtener mayores rendimientos en la producción de oxígeno.
“Serán necesarios varios años de intensa investigación antes de que podamos usar esta tecnología en el espacio, pero copiar los fragmentos esenciales de la fotosíntesis de la naturaleza podría brindarnos algunas ventajas, y nuestro estudio ha demostrado que la teoría es sólida”, dice Katharina Brinkert, miembro del equipo de investigación de la Universidad de Warwick.
Asimismo, señala que la exploración espacial depende de fuentes de energía renovable, lo que también tiene un valor directo en la transición energética en la Tierra.
“Los conocimientos adquiridos al diseñar y fabricar dispositivos de fotosíntesis artificial podrían contribuir al desafío de la energía verde en nuestro planeta y desempeñar un papel clave en la consecución de nuestros objetivos de sostenibilidad tanto en la Tierra como en otros lugares”, concluye Katharina.
Cómo funciona:
Un ejemplo sencillo de fotosíntesis artificial es el uso de células solares o celdas fotovoltaicas para convertir la luz solar en electricidad. Estas están compuestas por capas de materiales semiconductores, como el silicio, que pueden absorber los fotones de luz y liberar electrones.
Cuando la luz solar incide sobre la célula solar, los fotones energéticos golpean los átomos del material semiconductor, liberando electrones de sus átomos de valencia, logrando que generen una corriente eléctrica.
Aunque la fotosíntesis artificial no implica la producción de oxígeno, como lo hacen las plantas en la fotosíntesis natural, ilustra cómo los materiales semiconductores pueden convertir la energía solar en otra forma útil de energía, en este caso, electricidad.