Investigadores de la Ruhr-Universität Bochum han descubierto por qué los bioelectrodos que contienen el complejo de proteínas de fotosíntesis fotosistema I no son estables a largo plazo. Dichos electrodos podrían ser útiles para convertir la energía luminosa en energía química de una manera respetuosa con el medio ambiente. Sin embargo, las proteínas, que son de naturaleza estable, no son funcionales en sistemas semi-artificiales a largo plazo porque se forman moléculas reactivas que dañan el fotosistema I.

El equipo que rodea al Dr. Fangyuan Zhao, El Dr. Felipe Conzuelo y el Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann del Centro de Ciencias Electroquímicas junto con colegas de la Cátedra Bochum de Bioquímica Vegetal describen los resultados en la revista. Comunicaciones de la naturaleza .

Tecnología prometedora:bioelectrodos

Felipe Conzuelo describe los antecedentes del proyecto de investigación:"La sociedad se enfrenta al gran desafío de tener que encontrar formas más sostenibles de convertir y almacenar energía". Aquí es importante comprender los procesos que actualmente todavía limitan la vida útil de técnicas prometedoras. "Porque esta es la única forma de desarrollar soluciones estables en el futuro, ", Añade Fangyuan Zhao.

Las técnicas prometedoras incluyen electrodos en los que el fotosistema I está incrustado en un polímero que contiene osmio. Cuando la proteína fotosintética es activada por la luz, puede separar cargas positivas y negativas de manera muy eficiente. Este gradiente de carga puede servir como fuente de energía, por así decirlo, e impulsar más procesos.

Especies reactivas de oxígeno limitan la vida útil

"El fotosistema I no solo funciona de manera eficiente, pero también ocurre en la naturaleza en grandes cantidades, lo que lo hace interesante para sistemas semi-artificiales para la conversión de energía ", explica Felipe Conzuelo. Sin embargo, si el bioelectrodo funciona en un entorno que contiene oxígeno, sufre daños a largo plazo.

Los científicos de Bochum utilizaron la llamada microscopía electroquímica de barrido para observar los procesos en la superficie del electrodo. En esta superficie, el fotosistema I está incrustado en un polímero que contiene osmio. Observaron qué moléculas se forman en la superficie del electrodo cuando se expone a la luz. Para hacer esto, expusieron el sistema a diferentes concentraciones de oxígeno.

Se encontró que la irradiación con luz producía especies reactivas de oxígeno y peróxido de hidrógeno, lo que puede dañar el fotosistema I a largo plazo. "Según nuestros resultados, parece recomendable diseñar bioelectrodos con fotosistema I para que puedan operar en un ambiente libre de oxígeno ", Conzuelo concluye.