La Universidad de Liverpool informa de avances significativos en ingeniería biológica y energía limpia. Un equipo de investigadores ha desarrollado un innovador nanorreactor híbrido impulsado por luz que combina la eficiencia natural con la precisión sintética de última generación para producir hidrógeno, una fuente de energía limpia y sostenible.
Publicado en catálisis SCAEl estudio demuestra un enfoque pionero de la fotocatálisis sintética, que aborda un desafío importante en el aprovechamiento de la energía solar para la producción de combustible. Mientras que los sistemas fotosintéticos de la naturaleza han evolucionado para hacer un uso óptimo de la luz solar, los sistemas artificiales han luchado por lograr un rendimiento comparable.
Los nanorreactores híbridos son productos de una novedosa integración de materiales biológicos y sintéticos. Combina capas de α-carboxisoma recombinantes (microcompartimentos naturales de bacterias) con un semiconductor orgánico microporoso. Estas capas de carboxisomas protegen las enzimas hidrogenasas sensibles, que son muy eficientes en la producción de hidrógeno pero vulnerables a la inactivación por el oxígeno. Encapsular estas enzimas garantiza una actividad y eficiencia sostenidas.
El profesor Luning Liu, catedrático de Bioenergética y Bioingeniería Microbiana de la Universidad de Liverpool, trabajó en colaboración con el profesor Andy Cooper del Departamento de Química y director de la Fábrica de Innovación de Materiales (MIF) de la Universidad. Juntos, sus equipos sintetizaron un semiconductor orgánico microporoso que actúa como una antena captadora de luz. Este semiconductor absorbe la luz visible y transfiere los excitones resultantes al biocatalizador, impulsando la producción de hidrógeno.
El profesor Luning Liu dijo: “Al imitar la compleja estructura y funciones de la fotosíntesis natural, hemos desarrollado un nanorreactor híbrido que combina la amplia absorción de luz y la eficiencia de generación de excitones de los materiales sintéticos con el poder catalítico de las enzimas biológicas. El hidrógeno utiliza la luz como única fuente de energía.”
Este último trabajo tiene implicaciones importantes y tiene el potencial de eliminar la dependencia de metales preciosos costosos como el platino, ofreciendo una alternativa rentable a los fotocatalizadores sintéticos tradicionales y al mismo tiempo logrando una eficiencia comparable. Este avance no sólo allana el camino para la producción sostenible de hidrógeno, sino que también tiene potencial para aplicaciones biotecnológicas más amplias.
El profesor Andy Cooper, director de Materials Innovation Factory, concluyó: “Fue fantástico colaborar entre las facultades de la universidad para obtener estos resultados. Los interesantes resultados de la investigación abren la puerta a la creación de nanoactores biomiméticos con amplias aplicaciones en energía limpia e ingeniería enzimática. , contribuyendo a “un futuro neutro en carbono”.