Hojas artificiales como minifactorías de fármacos

La utilización de luz solar para producir de manera barata y sostenible sustancias importantes, por ejemplo medicinas, es un objetivo ambicioso que puede estar muy cerca de lograrse. La "minifábrica" en forma de hoja de vegetal que unos ingenieros químicos de la Universidad Tecnológica de Eindhoven en los Países Bajos presentaron en 2016 demostró que ello es factible. Ahora, estos investigadores han ideado una versión mejorada: su "minifábrica" puede mantener la producción al mismo nivel, a despecho de las variaciones que existan en la luz solar debido a la nubosidad o la hora del día. Como resultado de ello, se aumenta la producción media en aproximadamente un 20 por ciento. Esto es debido a un inteligente sistema de regulación que cuesta menos de 50 euros y que ralentiza o acelera la producción automáticamente. Esta innovación ha eliminado una notable barrera práctica para los reactores "verdes" que operen puramente mediante luz solar.

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Uno de los mayores problemas prácticos en el uso de luz solar para impulsar a gran escala sistemas como las hojas artificiales es que no siempre se dispone de la misma intensidad de luz. Ello es así porque, por ejemplo, el cielo se nubla o porque la luz solar varía en intensidad y composición a lo largo del día. Si hay mucha luz, se obtienen subproductos indeseados, y si hay demasiado poca, las reacciones no se producen o suceden demasiado despacio. Lo ideal es que el sistema se adapte automáticamente a la cantidad de luz solar disponible, tal como argumenta Timothy Noël, del equipo de investigación.

La nueva versión de la hoja artificial de Noël y sus colegas posee un sistema que hace exactamente eso. Consiste en solo tres elementos relativamente simples. Un sensor de luz mide la cantidad que llega a los canales. Un microcontrolador traslada esta señal a la velocidad de la bomba. Y la bomba dirige los fluidos a través de los canales a esa velocidad. Todo esto cuesta menos de 50 euros. Los experimentos para determinar la velocidad requerida de la bomba para una intensidad de luz concreta permitieron a los investigadores optimizar el bucle de retroacción (realimentación).

Una hoja artificial durante una prueba. (Foto: Bart van Overbeeke)

Además de las pruebas de laboratorio bajo luz artificial, Noël y sus colegas ensayaron también el sistema al aire libre y en luz solar natural, sobre el tejado de uno de los edificios del campus universitario. En una configuración de producción del 90 por ciento, el sistema mantuvo esta estable durante una hora a entre el 86 por ciento y el 93 por ciento. El mismo sistema sin el bucle de retroacción variaba notablemente entre el 55 por ciento y el 97 por ciento. La producción promedio se incrementó en cerca de un 20 por ciento gracias al citado bucle.

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