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En años recientes, una de las grandes preocupaciones del mundo es la contaminación provocada por nuestra forma de vida actual. Los suelos, las aguas y el aire son los principales afectados, sin los cuales nuestra civilización no podría continuar existiendo. Afortunadamente nos encontramos a tiempo para tomar medidas y enfrentar el problema, en donde las ciencias han aportado desarrollos y tecnologías con esta finalidad.
Actualmente somos conscientes sobre cómo las plantas nos proveen de aire limpio y a la vez fabrican su propio sustento. Durante el día, las plantas absorben la luz solar con sus hojas mediante la clorofila (la sustancia que le da su color verde) y almacenan energía como sustancia química, además de liberar oxígeno en forma de gas. Este oxígeno es el que respiramos las personas y los animales. Después, durante la noche absorben dióxido de carbono (CO2) y con ayuda de la energía que fue almacenada durante el día se producen carbohidratos, su principal fuente de sustento. Los anterior lo llevan a cabo día y noche y se conoce como fotosíntesis. De esta manera las plantas no sólo producen su propio alimento y nos brindan el oxígeno que es vital para toda forma de vida, sino que además eliminan una parte del dióxido de carbono del ambiente.
El dióxido de carbono es uno de los principales gases contaminantes del aire y causante del llamado efecto invernadero, el cual provoca el sobrecalentamiento de nuestro planeta. Por ello, es importante no sólo vigilar su presencia en el aire sino intentar reutilizar el dióxido de carbono producido y evitar desecharlo como contaminante. Por esta razón, muchos investigadores se esfuerzan por encontrar formas de aprovechar el dióxido de carbono y reciclarlo produciendo sustancias útiles. Así como las plantas convierten el dióxido de carbono en carbohidratos mediante la fotosíntesis, los científicos han dedicado sus esfuerzos en convertir este gas en productos que puedan volver a ser utilizados.
Aprovechando fuentes de energía renovables como la luz solar y con la ayuda de sustancias que permitan llevar a cabo las reacciones químicas (catalizadores), los investigadores han podido imitar a la naturaleza al convertir el dióxido de carbono en sustancias orgánicas como el etanol (alcohol etílico), metanol (alcohol metílico), metano (un componente del gas natural), ácido fórmico, formaldehído (formol), entre otros. Este proceso se conoce como fotosíntesis artificial y representa una alternativa para combatir la contaminación del aire y al mismo tiempo reusar los recursos. En la fotosíntesis artificial, una fuente de luz (solar o artificial) junto con la electricidad (en muchos de los casos) juega el papel de la luz solar como sucede en la fotosíntesis natural. El papel de las hojas de las plantas lo realizan los catalizadores, con los cuales se puede lograr la transformación del dióxido de carbono en las mencionadas sustancias.
Aunque el camino sigue siendo largo y con muchos retos por superar, la tenacidad de los científicos los ha llevado tan lejos hasta poder producir sustancias orgánicas más complejas como el almidón a partir del dióxido de carbono. El desafío principal consiste en encontrar catalizadores adecuados que permitan la conversión del dióxido de carbono. En el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica S. C. (CIDETEQ) se investigan diversos catalizadores con la finalidad de realizar la fotosíntesis artificial. Entre estos catalizadores se encuentran los nanoalambres de silicio, los cuales tienen muchas aplicaciones como semiconductores electrónicos, catalizadores y para descontaminar aguas. En el CIDETEQ el Dr. José de Jesús Pérez Bueno junto con sus estudiantes de posgrado realizan trabajos de investigación con silicio con fines de descontaminación ambiental y aplicaciones electrónicas.
*Estudiante de Doctorado en Electroquímica en el CIDETEQ S. C. bajo la dirección del Dr. José de Jesús Pérez Bueno.
** Investigador “Titular C” en la Subdirección de Energía, Dirección de Ciencia, CIDETEQ S.C.
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