Fotosíntesis del futuro
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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