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Ciencia

Recolección de combustible solar a través del inusual apetito de una bacteria por el oro

Se descubre la posible recolección de combustible solar a través de bacteria con inusual apetito al oro

Científicos de la Universidad de California en Berkeley, descubrieron el inusual apetito que tiene la bacteria llamada "Moorella thermoacetica" hacia el oro. Apetito el cual sería lo más cercano a una "forma de pago", el cual consistiría en cerca de 22 átomos de oro (Au22) para que dicha bacteria genere un camino mucho más eficiente. Lo anterior para la producción de combustibles solares a través de una fotosíntesis artificial.

Su primera aparición, fue como la debutante primera bacteria no fotosensible en producir una fotosíntesis artificial en un estudio, el cual fue dirigido por el profesor de la facultad de Química de la Universidad de California Peidong Yang. Este estudio en el cual se unió nanopartículas absorbentes de luz hechas de sulfuro de cadmio (CdS) a la membrana exterior de la bacteria, conviertiendola en una pequeña máquina fotosintética, la cual convierte la luz del sol y el dióxido de carbono (CO2) en productos químicos útiles.

El grupo de científicos a cargo del doctor Peidong Yang descubrieron una forma mucho más eficaz para atraer a la "Moorella thermoacetica" con dióxido de carbono (CO2) para que sea más productiva. Consiste en colocar nanoclousters de oro que absorben luz dentro de la bacteria, con lo cual se crea un sistema con características biohíbridas, las cuales producen un mayor rendimiento de productos químicos que los anteriores demostrados.

Para el primer modelo híbrido, los investigadores eligieron el sulfuro de cadmio como un semiconductor por su capacidad para absorber la luz visible, pero como el sulfuro de cadmio es tóxico para las bacterias, las nanopartículas debían estar unidas a la membrana celular "extracelularmente" o fuera del sistema M. thermoacetica-CdS. La luz solar excita cada nanopartícula de sulfuro de cadmio para generar una partícula cargada conocida como un electrón. A medida que estos electrones generados por la luz viajan a través de la bacteria, interactúan con múltiples enzimas en un proceso conocido como la "reducción de CO2", lo que desencadena una cascada de reacciones que eventualmente convierten el CO2 en acetato, un químico valioso para producir los combustibles solares.

Pero dentro del modelo extracelular, los electrones terminan interactuando con otros químicos que no tienen parte en convertir el CO2 en acetato. Y como resultado, algunos electrones se pierden y nunca llegan a las enzimas. La solución para mejorar lo que se conoce como la "eficiencia cuántica" o la capacidad de la bacteria para producir acetato cada vez que gana un electrón. Los investigadores encontraron otro semiconductor conocidos como los nanoclusters hechos de 22 átomos de oro (Au22).

El "mágico" nanoclúster de oro, como le han apodado los científicos, es el último descubrimiento del laboratorio del doctor Peidong Yang, quien durante los últimos seis años se ha centrado en el uso de las nanoestructuras biohíbridas para convertir el dióxido de carbono (CO2), en productos químicos útiles. Este último siendo parte del esfuerzo continuo para encontrar recursos asequibles y abundantes para combustibles renovables y potenciar soluciones para contrarrestar los efectos del cambio climático.

Frente a estos resultados, el doctor Peidong Yang ha declarado: "Al alimentar a las bacterias con nanoclusters Au22, hemos optimizado efectivamente el proceso de transferencia de electrones para la vía de reducción de CO2 dentro de las bacterias, como lo demuestra una eficiencia cuántica de 2.86 por ciento, o 33 por ciento más de acetato producido dentro del sistema M. thermoacetica-Au22 que el modelo CdS ”.

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