Fotosíntesis

del futuro

¿El futuro de la energía limpia?

¿El futuro de las plantas?

Ciencia e innovación para el cambio de la energía

Figura 2. Hojas natural

Figura 1. Simulación de hoja artificial

Tenemos algo de petróleo... 200 años de petróleo

Tenemos algo de metano…

400 años de gas natural

Tenemos algo de carbon… 2000 años de carbon

Generar electricidad, hacer gasolina, polimeros, etc

‘Our sun is the champion of energy sources: delivering more energy to the earth in an hour than we currently use in a year from fossil, nuclear and all renewable sources combined. Its energy supply is inexhaustible in human terms, and its use is harmless to our environment and climate.’1 Professor James Barber CChem FRSC FRS Ernst

Chain Professor of Biochemistry Imperial College London

Figura 3. Radiación solar a la tierra

En los últimos diez años, la unidad

para desarrollar sistemas a producir

combustibles solares en gran escala

ha sido un área de cada vez más

intensa actividad de investigación

global (Solar Fuels , Advancing the

Chemical Science)

60% del consumo mundial de

petróleo es para transporte

(International Energy Agency, Key

World Energy Statistics 2011 )

El comité del Clima del Cambio

(Renewable Energy Review)

recomienda: Centrarse en

Biocombustibles, electricidad e

híbridos.

Figura 4. Cloroplasto

Figura 5. Paneles solares con forma de hojas

¿Por qué nuevas formas de obtener energía?

Figura 7. Emisión de carbono en el mundo. Carbon Monitoring for Action

Figura 6. Porcentaje de generación de electricidad proveniente de energías renovables. Geocurrents Map

Figura 7. Consumo total de energía en el mundo. (2010)

Figura 8. Energía utizada del sol. Wikipedia

Y sí... ¿creamos una planta que realice fotosíntesis para obtener energía? ¿Qué es la

fotosíntesis artificial?

Figura 8. Comparación de dos tipos de fotosíntesis

La fotosíntesis artificial es un proceso químico que se replica el proceso natural de la fotosíntesis , un proceso que convierte la luz solar , agua y dióxido de carbono a hidratos de carbono.

Figura 9. Fotosíntesis artificial. Royal Society of Chemestry. http://www.rsc.org/

Figura 10. Usos potenciales de la fotosíntesis artificial.

Figura 11. Catalizador de Fotosíntesis artificial

Sistema hibrido de fotosíntesis artificial

¿Por qué utilizar una fotosíntesis artificial? ¿Qué cambios se vienen para el futuro?

¿Qué ventajas y desventajas nos

propone esta alternativa?

¿Qué objetivo persigue la fotosíntesis artificial?. ¿Se complementa a la natural?

CASOS PRÁCTICOS DE ACTUALIDAD

Artificial Photosynthesis in materials and nanosystems

Thermochemical cycles (CSP for H2)

Photovoltaics

Artificial Photosynthesis in molecular systems

Photosynthesis

So

lar

fuel;

hyd

rog

en

or

carb

on

based

Indirect

Direct methods

Semi-direct

So

lar

en

erg

y a

nd

wate

r

Light reactions NADPH & ATP

Dark reactions H2, alcohols etc

Electrolysis→H2

Biomass Conversion Pyrolysis, ferment., etc

C-based fuel From H2 and CO2

Photosynthesis (compartmentalized)

Fuente: Stenbjörn Styring

Uppsala university

Caso Practico Toyota

Fuente: Joint center for articial photosynthesis

Proceso artificial de fotosíntesis de USA

Fuente: Joint center for articial photosynthesis

Enfoque del Proyecto para la generación de Metanol

Fuente: Joint center for articial photosynthesis

¿Por qué Metanol?

Fuente: Joint center for articial photosynthesis

Mercado del Metanol

Artificial Systems

Bioreactors

H2 by photosynthesis

Water as substrate

Soon

-will work

-explored by many

Long term

- big potential

- more unproven

BENEFICIOS Y COSTOS

El almacenamiento de energía y suficiente capacidad para la energía personalizada

Costos competitivos del precio del Hidrógeno

El hidrogeno es utilizado para producir electricidad

Fuente: Danny Lutterman

Las casas serán como una central eléctrica y de gas

Fuente: Danny Lutterman

Hemos hecho esto antes...la réplica masiva!

RETOS

• Cuanto mayor sea la fracción de luz solar que se pueda convertir en energía química, menores materiales de uso.

• Se busca tener una eficiencia del 10%, que es aproximadamente diez veces la eficiencia de fotosíntesis natural.

• Cuanto más duración de los materiales ----- Menores costos ---Mas rentabilidad y comercialización

• Identificar catalizadores de bajo costo para impulsar diferente los aspectos del proceso

¿Y en Perú?

¿Es viable?

ÁRBOLES DE TITANIO

CONCLUSIONES

1. La fotosíntesis artificial es una tecnología que esta cambiando lentamente el futuro de la obtención de energía en el mundo.

2. Actualmente la fotosíntesis artificial sólo puede ser financiada y obtenida por financiamientos muy altos de países de Asia, Europa y Estados Unidos.

3. Por el nivel de consumo de carbono e hidrógeno, la fotosíntesis artificial tendrá mayor demanda en países grandes.

4. La eficiencia de la fotosíntesis artificial es menor que la natural, pero de alcanzar una mayor eficiencia a un menor costo llevaría a ser complementaria a la natural

5. En Perú la demanda de esta tecnología se podría llevar a acabo en zonas urbanas, y complementaria a zonas rurales.

6. La fotosíntesis artificial no cubre los procesos orgánicos a comparación de una natural. Perú es un país amazónico (60%) por lo cual existe un sistema complejo dependiente de sus procesos naturales en gran medida.

FUENTES:

1. Artificial Phothosyntesis Group:

http://www.bnl.gov/chemistry/AP/publications.asp

2. Regulation of CO2 assimilation in oxygenic photosynthesis: The

ferredoxin/thioredoxin system: Perspective on its discovery, present status,

and future development. Disponible en

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/000398619190157E#

3. The Royal Society of Chemistry. Disponible en http://www.rsc.org/images/Solar-

fuels_tcm18-221433.pdf