Si la clorofila puede convertir la luz solar en energía, ¿podemos, ya sea, fabricar clorofila y aplicarla en la superficie expuesta al sol de casas y automóviles para generar energía o aprovechar la energía que las plantas producen al usar clorofila?

De hecho, hacemos “aprovechar la energía que las plantas producen al usar clorofila”. Eso es lo que sucede cuando utilizamos biocombustibles . Cada vez que llene su automóvil con gasolina que contenga 10% de etanol, usted (en parte) lo está alimentando con energía que originalmente se cosechó de la luz solar mediante la clorofila.

Sin embargo, esta no es una forma muy eficiente de recoger la luz solar y tiene muchos efectos secundarios terribles en el medio ambiente. El “mandato del etanol” no es más que un subsidio intrincado para las grandes empresas agrícolas, en lugar de un intento real de generar energía de una manera eficiente y respetuosa con el medio ambiente.

Visto de otra manera: la clorofila es solo una molécula en una red bioquímica enormemente complicada de más de 10.000 sustancias químicas orgánicas complejas diferentes producidas por las plantas. Todos estos compuestos tienen que trabajar juntos para que ocurra la fotosíntesis; no se puede extraer la clorofila de la mezcla y esperar que haga algo útil. Este sistema enormemente complejo es una gran manera de cultivar un organismo vivo, y se ha perfeccionado a la máxima eficiencia posible para este fin en dos mil millones de años de evolución. Sin embargo, no es muy eficiente si el objetivo es producir la mayor cantidad de energía posible a partir de una cantidad determinada de luz solar en un período de tiempo determinado. Las plantas usan gran parte de la energía que generan para crecer y mantener la matriz estructural de sus cuerpos, para defenderse de los depredadores y para la reproducción, que es el objetivo de su existencia. Pero esto reduce drásticamente la cantidad de energía disponible para la cosecha posterior. Además, la sustancia en la que las plantas almacenan casi toda la energía que generan es un azúcar llamado glucosa . La glucosa es útil para los humanos ya que podemos comerla, pero es terrible para la mayoría de los otros propósitos. No puede quemarlo en un motor de combustión interna ni usarlo para generar electricidad. Si desea utilizar la energía para esos fines, debe tomar la glucosa y transformarla a través de un proceso químico o biológico en una sustancia química más útil, como el etanol, y todas esas transformaciones terminan desperdiciando gran parte de la energía que se almacenó en la glucosa

Para maximizar la producción neta de un sistema de recolección de energía, funciona mucho mejor seguir estos dos principios: Primero, fabricar la matriz estructural a partir de un material rígido y duradero que ningún ser vivo puede comer y es naturalmente resistente a condiciones ambientales. Esto requiere un gran aporte de energía durante el proceso de fabricación, pero luego no requiere esencialmente energía para mantenerse durante toda la vida útil del sistema. En segundo lugar, diseñe la parte transformadora de energía del sistema para canalizar la mayor cantidad posible de energía que brilla sobre ella en una única salida útil: ya sea voltaje eléctrico, calor puro o un químico que almacena energía utilizable como etanol, metanol, o metano

En otras palabras, obtienes mucha más energía construyendo y configurando un panel solar que tratando de untar materiales de plantas fotosintéticas en la pared.

Los paneles solares actuales son fotovoltaicos , lo que significa que generan directamente corriente eléctrica o térmica , lo que significa que usan la energía de la luz solar para calentar directamente el agua o alguna otra sustancia que necesitamos calentar por alguna razón. La nueva tecnología que se encuentra actualmente en la línea de investigación (espero) pronto nos permitirá instalar paneles solares fotocatalíticos que produzcan directamente combustibles líquidos como los que mencioné anteriormente. Esto tiene el potencial de revolucionar nuestro sector energético, y quizás finalmente lamer el problema del calentamiento global.

La clorofila es una molécula que cataliza el agua y el CO2 se convierte en azúcar y O2. Funciona en un metabolismo complejo en plantas y álgea. No obtendrá la transferencia de energía de los soles para hacer funcionar su automóvil o producir energía. Lo que obtienes es almidón. Puede convertir la energía suna en almidón y luego convertirla en etanol, que es una fuente de energía útil. Suns energy + co2 + water-Corn – etanol. La mejor manera, y la manera directa es mejorar almacenar energía del soles, fotones, a través de fotocélulas. (Más física e ingeniería que biología)

Otro ejemplo es usar agua para hacer funcionar autos. El uso es altamente combustible H2.

Estas tecnologías son una forma muy ecológica y más directa de usar mucha energía de soles. Todavía hay mucha investigación esperando a ser hecha.

En comparación con las células fotovoltaicas, la clorofila es terriblemente, lamentablemente ineficiente.

  • 1 acre de plantas (digamos plantación de palma) produce alrededor de 635 galones de petróleo por año (actualmente disponible por Tabla de rendimiento de cultivos de biocombustibles – Wikipedia), lo que podría mover un automóvil muy eficiente tal vez 30,000 millas .
  • Un acre de paneles solares en California produce alrededor de 400,000 kilovatios hora / año, lo que tomaría un Tesla Modelo 3 o un Hyundai Ioniq de más de 1 millón de millas .

No pierdas el tiempo con la clorofila como medio energético para la electricidad. Ir de silicio a las baterías.

¿Por qué molestarse? La generación fotovoltaica de electricidad convierte alrededor del 15% de la energía que llega a las células en electricidad. Las plantas a través de la clorofila para la fotosíntesis convierten alrededor del 3% de la energía que las golpea en materia orgánica. Los fotovoltaicos que convierten el agua en hidrógeno todavía tienen una eficiencia del 10% en comparación con la fotosíntesis.

Existe una propuesta de valor si se puede aprovechar algún proceso biológico que capture automáticamente la luz solar y la convierta en biocombustibles.
Eso tiene cierto potencial. La tecnología más prometedora fue el uso de algas para cosechar CO2 del aire y crear un combustible a base de hidrocarburos, pero esa empresa quebrantó porque no pudieron controlar el florecimiento de algas en el proceso de desarrollo y los combustibles fósiles son todavía bastante más baratos.

Biomimetismo no significa usar el proceso biológico directamente. Significa aprender del proceso biológico e imitar los resultados, como decida hacerlo. Los fotovoltaicos son biomimetismo de la fotosíntesis y son muy buenos.

Página en berkeley.edu

Eso es lo que hacen las células solares fotovoltaicas. Pero la eficiencia de conversión y, lo que es más importante, la economía, no permiten tener células solares en ninguna superficie expuesta (paredes de casas, automóviles, etc.).

Las plantas necesitan mucha menos energía para que sigan funcionando, a diferencia de un automóvil o electrodomésticos. Hay una constante investigación para encontrar formas más asequibles de producir células solares más eficientes, y se han producido enormes progresos en las últimas décadas. Los precios actuales de las células solares son casi comparables a las fuentes tradicionales de electricidad (carbón, hidroeléctricas, etc.) en muchas partes del mundo.

Tal vez este es el artículo al que se refería Alec Dyer:

MIT crea una célula solar a partir de recortes de césped – ExtremeTech

No necesitamos usar Clorofila, algunos laboratorios han desarrollado catalizadores que pueden crear hidrógeno y oxígeno a partir del agua usando luz solar y otras tecnologías similares.

Fotosíntesis artificial

Aprovechamos esa energía y la tenemos por cientos de años.

Las plantas usan clorofila para cosechar la luz solar y construir moléculas complejas con alta energía, también conocidas como plantas de crecimiento. Luego mueren, se aplastan bajo tierra, etc. y se convierten en petróleo y gasolina. Luego usamos la gasolina para alimentar autos, generadores, etc.

Los paneles solares que usamos actualmente son mucho más eficientes que la clorofila.

En cuanto a aprovechar la energía que producen las plantas, ya lo hacemos cuando quemamos madera. Para convertirlo en electricidad solo necesita una planta a vapor. Hay algunas plantas de energía que dependen de la quema de madera, aunque no son muchas.

Simplemente no sabemos cómo hacer eso todavía. El problema de fabricar clorofila o replicar resultados similares tiene el mismo nivel de gran importancia que inventar la batería más fuerte y más barata.

Creo que pude haber visto un artículo sobre los desarrollos recientes sobre este tema por parte del MIT. Lo buscaré y lo publicaré.

Definitivamente podríamos hacer eso, pero sería increíblemente difícil fabricar algo que pudiera reproducir los resultados observados en las plantas. No puedo decir que sé mucho sobre el tema, pero las respuestas sobre mí cubren todo lo que tengo que decir y algo más.