La Universidad de Liverpool ha informado de un gran avance en ingeniería biológica y energía limpia. Un equipo de investigadores ha desarrollado un innovador nanorreactor híbrido alimentado por luz que combina la eficiencia natural con una precisión artificial sofisticada para producir hidrógeno, una fuente de energía limpia y sostenible.
Publicado en catálisis SCAel estudio demuestra un enfoque importante para la fotocatálisis sintética, abordando un desafío clave en el aprovechamiento de la energía solar para la producción de combustible. Mientras que los sistemas fotosintéticos de la naturaleza han evolucionado para hacer un uso óptimo de la luz solar, los sistemas artificiales han luchado por lograr una eficiencia comparable.
El nanorreactor híbrido es el producto de una novedosa integración de materiales biológicos y sintéticos. Combina capas de α-carboxisoma recombinantes (microcompartimentos naturales de bacterias) con un semiconductor orgánico microporoso. Estas capas de carboxisomas protegen las enzimas hidrogenasas sensibles, que son muy eficientes para generar hidrógeno pero son vulnerables a la inactivación por el oxígeno. Encapsular estas enzimas garantiza una actividad y un rendimiento constantes.
El profesor Luning Liu, catedrático de Bioenergética y Bioingeniería Microbiana de la Universidad de Liverpool, se ha asociado con el Departamento de Química y el profesor Andy Cooper, director de la Fábrica de Innovación de Materiales (MIF) de la Universidad. Juntos, sus equipos sintetizaron un semiconductor orgánico microporoso que sirve como antena captadora de luz. Este semiconductor absorbe la luz visible y transfiere los excitones resultantes al biocatalizador, produciendo hidrógeno.
El profesor Luning Liu dijo: “Al imitar la compleja estructura y función de la fotosíntesis natural, hemos creado un nanorreactor híbrido que combina la amplia absorción de luz y la eficiencia de generación de excitones de los materiales sintéticos con el poder catalítico de las enzimas biológicas del hidrógeno utilizando la luz como su única fuente de energía.”
Este último trabajo tiene implicaciones importantes y tiene el potencial de eliminar la dependencia de metales preciosos costosos como el platino, ofreciendo una alternativa rentable y al mismo tiempo logrando un rendimiento comparable a los fotocatalizadores sintéticos convencionales. Este desarrollo no sólo allana el camino para la producción sostenible de hidrógeno, sino que también tiene potencial para aplicaciones biotecnológicas más amplias.
El profesor Andy Cooper, director de Materials Innovation Factory, concluyó: “Ha sido fantástico colaborar entre todas las facultades de la universidad para obtener estos resultados. Los interesantes resultados del estudio tienen una amplia gama de aplicaciones en energía limpia e ingeniería enzimática. Juntos , los nanoactores biomiméticos abren la puerta a la fabricación de un futuro neutro en carbono”.
