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Posts Tagged “fotosíntesis”

He leído en el número de diciembre de Investigación y Ciencia que en 2004 dieron un premio a un diseño de edificio que me ha llamado la atención. Aparte de que cuenta con materiales muy innovadores, destaca que sus paredes hacen fotosíntesis. Como la de las plantas. Sólo que artificial.

La fotosíntesis no es, en realidad, un único proceso. Son dos. Uno convierte energía de la luz en energía potencial eléctrica. Otro convierte la energía potencial eléctrica en energía potencial química.

Huy, esto va para largo. Parece que hay cosas que explicar.

¿Qué es eso de energía potencial eléctrica? Fácil. ¿Has visto una pila? Pues eso. O una batería de un móvil. ¿Te das cuenta? Estás acostumbrado a hacer uso de artefactos que no sabes cómo funcionan. ¿Y no te lo preguntas? ¿Aceptas el mundo como es y ya está?

La energía, sea de la clase que sea, es la capacidad de producir un cambio. ¿Quieres hacer un cambio gordo? Necesitas un puñado gordo de energía.

La energía potencial es energía almacenada. No está produciendo un cambio, pero podría producirlo.

La energía potencial eléctrica consiste en cargas eléctricas separadas (positivas y negativas; es decir, protones y electrones). Y las mantenemos separadas a pesar de que se atraen entre sí. Precisamente, cuando dejamos que se acerquen es cuando hacen el trabajo. Aprovechamos que los electrones viajan hacia los protones y quieren unirse a ellos. ¿Y por qué eso tiene energía? Es como una goma elástica tensada. Separar protones de electrones cuesta trabajo (como estirar la goma). Permitirles que se vuelvan a unir devuelve una parte de ese trabajo (otra parte se pierde para siempre).

Pila

Eso ocurre cuando cargas una batería de un teléfono móvil.

Y cuando se hace la fotosíntesis.

El problema es mantener esas cargas separadas. Ya has visto que los móviles hay que recargarlos, los uses o no. Pues las plantas han encontrado la solución. Nosotros todavía no. Las plantas sí. Han logrado convertir la energía potencial eléctrica en energía potencial química.

¿Qué es la energía potencial química? Juntar dos átomos que cuesta trabajo unir, unirlos y esperar. Esperar a que la unión se rompa para recuperar el trabajo. Y puedo esperar. Esperar mucho. La energía potencial química es una buena forma de guardar energía. Ya no está en cargas separadas. Está en enlaces, que es mucho más sencillo de almacenar. La guarda en un enlace muy rico en energía (o sea, que cuesta mucho formarlo, pero que cuando se rompe libera mucha energía). Se llama ATP.

ATP

Y si quieres puedes ver este vídeo, que te cuenta cómo guarda energía el ATP. Si te fijas en la fórmula química, tiene tres fósforos. El tercero cuesta mucho trabajo añadirlo. Así que, cuando se rompa, devolverá (casi) todo ese trabajo. Las células tienen una máquina que nosotros todavía no hemos inventado un equivalente artificial. Esa máquina convierte la diferencia de cargas (demasidados protones a un lado, demasiados electrones a otro) en ATP. Esa máquina la tenemos a tanto animales como vegentales. Nosotros la hacemos funcionar con comida y los vegetales con luz.

Por favor, active Javascript y Flash para poder ver el vídeo Flash.

El ATP sirve para muchas cosas, pero no se puede guardar demasiado tiempo, se rompe fácil. Hay que buscar una manera mejor. ¡Azúcar! Se rompe el ATP y se fabrica azúcar.

Glucosa

Al final, la energía del sol entró en la glucosa. Y lo hace mediante un proceso llamado ciclo de Calvin. Pero eso es para otra entrada, y sólo para bachillerato.

Esa segunda parte, el almacenamiento de la energía en enlaces, no la han solucionado los del edificio. Ni nadie. Si supiéramos hacer la segunda parte no tendríamos problemas de energía. Si supiéramos guardar en enlaces químicos la energía potencial eléctrica no tendríamos una crisis de energía, ni calentamiento global ni nada por el estilo. Ni muchas de las guerras.

Bueno, esos científicos e ingenieros han inventado una fotosíntesis artificial que hace la primera parte. Es como convertir el edificio entero en una gigantesca batería, en una gigantesca pila. Vale para cargar baterías y hacer funcionar aparatos eléctricos. Mientras hay sol. ¡Si supiéramos guardar en algún tipo de molécula ese potencial químico!

¿Te imaginas, dentro de unos años, todas las paredes de los edificios de una ciudad, verdes?

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Tenemos un problema. No podemos seguir utilizando indefinidamente fuentes no renovables de energía, como petróleo y carbón. Y no sólo porque se vaya a acabar su disponibilidad en cantidades grandes y precios baratos. Es que pueden acabar con nosotros y, de paso, con la estabilidad de los ecosistemas, del clima planetario, quizás con la misma continuidad de la vida.

Lo que estamos haciendo con el petróleo y con el carbón es equivalente a una explosión de brillo solar. Me explico. El petróleo es el resultado de la acumulación de restos de plancton (fitoplancton, o algas, y zooplancton, o animales). De muchos restos de plancton. Y para haber creado tantos restos ha hecho falta fotosíntesis. Mucha fotosíntesis. Y para haber puesto en marcha tanta fotosíntesis ha hecho falta luz solar. Mucha luz solar.

Lo que ha hecho la fotosíntesis, como ya he comentado en una entrada anterior, es juntar átomos mediante enlaces. Es decir: la energía de la luz del Sol está ahora en los enlaces. Si rompo enlaces, libero energía que vino del Sol. Si rompo muchos enlaces, libero mucha energía del Sol. Es como si el Sol brillara mucho ahora. Es como si el brillo del Sol hubiera viajado en el tiempo. Y su máquina del tiempo han sido los enlaces, que han actuado como una hucha.

Lo que estamos haciendo quemando tanto carbón y tanto petróleo, formados durante tanto tiempo, a partir de luz solar del pasado, es traer el brillo del Sol de aquellas épocas al presente. Es como si el Sol brillara hoy más que nunca. Mucho más que nunca.

Es peligroso.

Mucho.

Así que no tenemos más remedio que pensar en soluciones. Antes de que esto se nos vaya de las manos. Tenemos que pensar en fuentes de energía más eficientes (que liberen menos calor como residuo) y menos contaminantes (que produzcan menos CO2, que atrapa calor del Sol). Ese es nuestro reto.

Otro día te cuento cómo. Porque sabemos cómo. No sabemos cómo evitarlo pero sí sabemos cómo reducirlo.

El problema es que será caro. Y mucha población pobre sufrirá carencias durante la transición.

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