{"id":131380,"date":"2011-11-02T09:53:49","date_gmt":"2011-11-02T08:53:49","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=131380"},"modified":"2011-11-02T09:53:49","modified_gmt":"2011-11-02T08:53:49","slug":"imitando-a-la-naturaleza-%c2%bfvirus-que-mejoran-la-reaccion-de-water-splitting","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2011\/11\/02\/131380","title":{"rendered":"Imitando a la naturaleza: \u00bfVirus que mejoran la reacci\u00f3n de Water Splitting?"},"content":{"rendered":"<p style=\"text-align: justify;\">El proceso de <em>water splitting<\/em> es un mecanismo que permite el aprovechamiento directo de la energ\u00eda solar y al mismo tiempo solventar uno de los principales problemas de este recurso, su intermitencia. En un estudio reciente, investigadores del MIT (<em>Massachusetts Institute of Technology<\/em>) han dise\u00f1ado un sistema catal\u00edtico inspirado en los procesos naturales que ocurren en las plantas durante la fotos\u00edntesis. En este caso se ha empleado un virus modificado como soporte biol\u00f3gico para ensamblar todos los componentes necesarios para llevar a cabo el proceso de disociaci\u00f3n de la mol\u00e9cula de agua.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><strong>Autora: [Laura Collado-Instituto IMDEA-Energ\u00eda]<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">\u00a0La luz solar es el recurso energ\u00e9tico m\u00e1s abundante que tenemos a nuestra disposici\u00f3n , de ah\u00ed que en la actualidad numerosos trabajos de investigaci\u00f3n est\u00e9n tratando de desarrollar mecanismos que permitan aprovechar de forma eficiente la radiaci\u00f3n solar, convirti\u00e9ndola directamente en electricidad o en combustibles de alto contenido energ\u00e9tico <sup>[1,2]<\/sup>. En este \u00faltimo caso, la reacci\u00f3n de disociaci\u00f3n del agua en hidr\u00f3geno y ox\u00edgeno, proceso conocido como <em>water splitting<\/em>, permite el almacenamiento de la energ\u00eda solar en forma de enlaces qu\u00edmicos. Muchos estudios centrados en este campo se basan en la imitaci\u00f3n inteligente del proceso natural de fotos\u00edntesis. La mimetizaci\u00f3n de este proceso para la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno y ox\u00edgeno, requiere de un sistema catal\u00edtico estable y eficiente que sea capaz de promover la oxidaci\u00f3n fotoqu\u00edmica de la mol\u00e9cula de agua mediante su activaci\u00f3n con luz visible. En la mayor\u00eda de los casos los catalizadores empleados son \u00f3xidos met\u00e1licos, sin embargo cada vez son m\u00e1s los trabajos que se est\u00e1n desarrollando y que emplean nuevos sistemas catal\u00edticos basados en estructuras biol\u00f3gicas, para tratar de mejorar la eficiencia catal\u00edtica del proceso <sup>[3]<\/sup>.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">En esta l\u00ednea, investigadores del MIT (<em>Massachusetts Institute of Technology<\/em>) han sintetizado un sistema catal\u00edtico tratando de imitar los procesos naturales que tienen lugar durante la fotos\u00edntesis de las plantas. En este caso, el equipo de investigaci\u00f3n liderado por \u00c1ngela Belcher, directora del Grupo de Materiales Biomoleculares, emple\u00f3 un virus no pat\u00f3geno modificado al que han denominado M13, el cual utilizaron como soporte para unir qu\u00edmicamente un catalizador (\u00f3xido met\u00e1lico) y un fotosensibilizador que ser\u00eda el equivalente a los pigmentos fotosint\u00e9ticos de las plantas. El catalizador escogido fue el \u00f3xido de iridio (IrO<sub>2<\/sub>) por su buena actividad catal\u00edtica en condiciones oxidantes, mientras que las porfirinas de zinc fueron seleccionadas como fotosensibilizadores dadas sus propiedades \u00f3pticas y electroqu\u00edmicas. La funci\u00f3n de los virus fue servir de estructura y facilitar el ensamblaje entre el catalizador y el fotosensibilizador. Uno de los aspectos cr\u00edticos en el dise\u00f1o de sistemas catal\u00edticos destinados a procesos de fotos\u00edntesis artificial es la distancia entre los componentes funcionales del sistema. Esta distancia debe ser la adecuada ya que si el espaciamiento entre el fotosensibilizador, el aceptor de electrones y el catalizador no es el \u00f3ptimo pueden producirse procesos de corrosi\u00f3n y de degradaci\u00f3n de los materiales. Para salvar esta dificultad el grupo de investigaci\u00f3n decidi\u00f3 emplear un soporte biol\u00f3gico, nanocables del virus M13, que les permitiese contar con la versatilidad suficiente como para ensamblar los componentes del sistema catal\u00edtico con la proximidad adecuada. Para evitar que con el paso del tiempo los nanocables sufrieran procesos de agregaci\u00f3n y pudiesen perder efectividad, los virus fueron previamente encapsulados en microgeles porosos, dotando a su vez de estabilidad a la estructura catal\u00edtica e inmovilizando los componentes <sup>[3]<\/sup>.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Mediante el dise\u00f1o de este sistema catal\u00edtico el grupo ha tratado de solventar una de las principales dificultades de los procesos de fotos\u00edntesis artificial, la organizaci\u00f3n a nanoescala de los componentes funcionales del sistema, de forma que sea posible el control de los procesos de transferencia de carga. El uso de una estructura biol\u00f3gica como plantilla del sistema catal\u00edtico permiti\u00f3 mejorar la eficiencia de la formaci\u00f3n de ox\u00edgeno durante la reacci\u00f3n de <em>water splitting<\/em>.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">En la actualidad el grupo de investigaci\u00f3n est\u00e1 trabajando en la b\u00fasqueda de un material de bajo coste que pueda ser empleado como catalizador en el proceso, de forma que se alcancen eficiencias similares a las obtenidas con el \u00f3xido de iridio pero empleando otros elementos met\u00e1licos m\u00e1s abundantes y de menor coste. La l\u00ednea de investigaci\u00f3n tambi\u00e9n contin\u00faa abierta para la b\u00fasqueda de materiales basados en estructuras biol\u00f3gicas que realicen la otra mitad del proceso de <em>water splitting<\/em>, es decir la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><strong>Referencias:<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">[1] Scholes G.D., Fleming G.R., Olaya-Castro A., van Grondelle R. Nature Chemistry, 2011, Vol.3.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">[2] Kalyanasundaram K., Graetzel M. Current Opinion in Biotechnology, 2010, 21:298\u2013310.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">[3] Nam Y.S., Magyar A.P., Lee D., Kim J-W., Yun D.S., Park H., Pollom T.S., Weitz D.A., Belcher A.M. Nature Nanotechnology, 2010, Vol. 5.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>El proceso de water splitting es un mecanismo que permite el aprovechamiento directo de la energ\u00eda solar y al mismo tiempo solventar uno de los principales problemas de este recurso, su intermitencia. En un estudio reciente, investigadores del MIT (Massachusetts Institute of Technology) han dise\u00f1ado un sistema catal\u00edtico inspirado en los procesos naturales que ocurren en las plantas durante la fotos\u00edntesis. En este caso se ha empleado un virus modificado como soporte biol\u00f3gico para ensamblar todos los componentes necesarios para llevar a cabo el proceso de disociaci\u00f3n de la mol\u00e9cula de agua. 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