Un paso más en la comprensión de cómo las plantas usan la energía solar

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Las plantas verdes capturan la luz que abarca el espectro solar visible. Se requiere un amplio rango espectral para que la absorción sea suficiente y que la energía sea canalizada rápida y eficientemente de modo que impulse la separación de cargas y la división del agua. Los carotenoides, los pigmentos accesorios en la fotosíntesis, desempeñan un papel importante en la captación de luz.

La comprensión de este papel supone un gran desafío debido a que la energética de los carotenoides es altamente sensible a su entorno.

Recientemente, un equipo del Departamento de Química del MIT dirigido por Gabriela Schlau-Cohen ha descubierto que un solo carotenoide, LHCII, de los complejos antena de las plantas verdes sirve como nexo en la recolección de la luz al acumular energía y transferirla a través de un “estado oscuro” (un estado oscuro es un estado de un átomo o molécula en el que este no puede absorber o emitir fotones).

Los complejos antena de las plantas verdes son uno de los compenentes del fotosistema, en el que se capta la energía luminosa y se transforma en energía química que se transfiere y circula hacia el centro de reacción.

Esta fotofísica revela cómo las plantas expanden su capacidad para capturar y utilizar la energía solar. “Los dispositivos de energía solar deben absorber una gran fracción del espectro solar, es decir, un gran rango de energías o colores diferentes, para poder competir con los combustibles fósiles”, dice Minjung Son, estudiante de postgrado en el laboratorio de Schlau-Cohen y una de los autores de un artículo sobre la investigación. “La absorción de estas energías conlleva un reto: ¿Cómo se puede canalizar tanto la alta como la baja energía, que es la que se utiliza para producir electricidad y, finalmente, biomasa?” El grupo de investigación creó un plan para responder a esta pregunta. “Hemos trazado los caminos que componen el flujo de energía que conectan el lado de alta energía con el lado de baja energía del espectro solar absorbido, incluyendo los caminos a través de un ‘estado oscuro’”, explica Son. “Este mapa proporcionó un plan para los dispositivos de energía solar que absorben mucha energía a lo largo de un amplio espectro, así como un paso importante en la comprensión de la intrincada maquinaria fotosintética de las plantas”.

La investigación se describe en “The Electronic Structure of Lutein 2 Is Optimized for Light Harvesting in Plants” (La estructura electrónica de la luteína 2 está optimizada para la recolección de luz en las plantas), que aparece en la portada de la edición de marzo de 2019 de la revista Chem.