El camino hacia nuevos materiales fotónicos comienza bajo el agua
En un momento en que el mundo se esfuerza por prescindir de los combustibles fósiles, todavía persiste una pregunta clave: ¿cómo podemos convertir eficazmente los recursos renovables en energía renovable? Para responder a esta pregunta, los científicos del proyecto proyecto BEEP, financiado con fondos europeos, recurrieron al mundo natural. «Nuestro objetivo era comprender cómo los organismos que utilizan la luz como fuente de energía maximizan la cantidad de energía solar que absorben, almacenan y convierten», explica Silvia Vignolini, profesora y física en la Universidad de Cambridge. Con esta información, el equipo del proyecto, que contó con el apoyo de las acciones Marie Skłodowska-Curie, esperaba abrir la puerta al desarrollo de nuevos materiales y tecnologías fotónicos innovadores capaces de optimizar la captación y el almacenamiento de la energía solar.
Estrategias sorprendentes para aprovechar la luz
El equipo del proyecto, que incluía a nueve investigadores noveles, se sumergió en la cuestión y empezó examinando ejemplos del mundo marino. En concreto, analizaron varios corales, microalgas, algas y babosas marinas que han evolucionado para maximizar la fotosíntesis en un espacio reducido y evitar al mismo tiempo una exposición excesiva a la luz solar. «Estos organismos han desarrollado estrategias asombrosas para la captación eficaz de la luz y la protección con sus estructuras espaciales compactas y muy pigmentadas», explica Vignolini. «También se han adaptado a fin de vivir en una serie de hábitats y diferentes regímenes de luz».
Una ventaja colorida
Una de estas estrategias es el color estructural. «La vida marina está compuesta por una enorme diversidad de organismos con una increíble gama de colores, y los más brillantes se obtienen a menudo por la forma en que la luz interactúa con materiales nanoestructurados ordenados», añade Vignolini. Los investigadores del proyecto BEEP demostraron que este color no solo es bonito, sino que desempeña una importante función biológica. Por ejemplo, en el musgo de Irlanda (un alga roja), el color estructural del organismo sirve como mecanismo fotoprotector. «Demostramos que el color azul iridiscente de las puntas de sus frondas atenúa la luz más energética», señala Vignolini. «Al mismo tiempo, el organismo favorece la captación de luz verde y roja a través de sus antenas externas, que poseen un mecanismo de fotoprotección dependiente de la intensidad». El equipo del proyecto también estudió las propiedades fotónicas y estructurales de otras especies de algas. Este trabajo permitió caracterizar estructuras celulares asombrosas que nunca antes se habían descrito.
Transformar la investigación en materiales y sistemas biomiméticos más eficaces
El equipo del proyecto ya ha traducido algunas de sus investigaciones en soluciones prácticas. Por ejemplo, los investigadores desarrollaron biopelículas bacterianas iridiscentes y las convirtieron en pigmentos fotónicos para aplicaciones materiales. Se trata de un resultado prometedor que podría conducir al desarrollo de alternativas sostenibles a las pinturas convencionales y los tintes tóxicos utilizados hoy en día. Sin embargo, esto es solo la punta del iceberg. «Confío en que nuestra investigación allane el camino hacia materiales y sistemas biomiméticos con un mayor rendimiento, incluidos biofotoreactores para la producción sostenible de biomasa y energía», concluye Vignolini.
Palabras clave
BEEP, materiales fotónicos, energía solar, organismos marinos, recursos renovables, energía renovable, corales, microalgas, algas marinas, fotosíntesis, materiales biomiméticos
