Ingenieros del MIT crean vegetales para reemplazar la luz eléctrica

Imagine que en lugar de encender una lámpara cuando oscurece, puede leer un libro a la luz de una planta brillante situada sobre su escritorio. O que el camino por el que da su habitual paseo nocturno es iluminado por árboles brillantes, y no por las acostumbradas farolas eléctricas del alumbrado público.

Los ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, han dado un primer paso fundamental para hacer realidad este escenario, que hoy parece secado de un relato de ciencia ficción.

Un equipo dirigido por el doctor Michael Strano, profesor de Ingeniería Química en el MIT, ha incorporado una serie de nanopartículas (partículas microscópicas) especializadas a las hojas de una planta de berros, induciéndola a emitir una luz tenue durante casi cuatro horas.

Los investigadores creen que, cuando consigan optimizar esta técnica de nanotecnología, estas plantas llegarán a ser lo suficientemente brillantes como para iluminar un espacio de trabajo.

“Esta tecnología también podría usarse para proporcionar iluminación interior de baja intensidad o para transformar los árboles en farolas autónomas”, afirman Strano, jefe del grupo de investigadores, y el estudiante de posdoctorado Seon-Yeong Kwak, quien lo ha secundado.

¿Cuáles serían las principales ventajas y beneficios de la iluminación de interiores y de las calles mediante plantas que brillan intensamente?

“La ingeniería de plantas vivas para la emisión de luz visible y la iluminación sostenible es convincente, porque las plantas poseen mecanismos independientes de generación y almacenamiento de energía”, responde Seon-Yeong Kwak, quien afirma que las plantas son doblemente negativas en carbono, lo que significa que consumen CO2 en su producción de combustible y que ellas mismas son el producto de la fijación del carbono de la atmósfera.

“Las plantas son lo último en iluminación biónica y sostenible, y no dependen de ninguna infraestructura humana, además de que están bien adaptadas al entorno exterior”, según Kwak.

“Se reparan a sí mismas, ya están presentes en los lugares donde nos gustaría que funcionasen como lámparas, viven y persisten en medio de los distintos fenómenos meteorológicos, acceden a su propia agua y, además, hacen todo lo comentado de forma autónoma”, destaca este coautor del estudio, publicado en ‘Nano Letters’.

Las denominadas ‘plantas nanobiónicas’ son una nueva área de investigación promovida por el laboratorio de Strano, donde incrustan diferentes tipos de nanopartículas y diseñan vegetales que se encargan de muchas de las funciones que ahora realizan los dispositivos eléctricos.

El equipo de Strano ya ha aplicado esta tecnología para diseñar plantas que pueden detectar explosivos y que comunican esa información a un teléfono inteligente, así como vegetales con sensores electrónicos en sus hojas, que advierten cuándo comienzan a escasear de agua.

Los científicos también han desarrollado una planta nanobiónica capaz de capturar un 30 por ciento más de energía de la luz, insertando nanotubos de carbono en las células que producen la fotosíntesis y confiriéndole la capacidad de detectar contaminantes, como el gas óxido nítrico.

“La iluminación, que representa aproximadamente el 20 por ciento del consumo mundial de energía, es uno de los objetivos lógicos de la tecnología de estas plantas tan especiales”, según Strano, quien destaca que “las plantas pueden autorrepararse, tienen su propia energía y están adaptadas al entorno exterior”.

Para crear sus plantas brillantes, el equipo del MIT recurrió a la luciferasa, enzima que otorga la luz a las luciérnagas. Esta actúa sobre una molécula llamada luciferina, que la hace emitir luz, mientras que otra molécula llamada coenzima A ayuda a este proceso eliminando un subproducto de la reacción bioquímica, que puede inhibir la actividad de la luciferasa, según explican los investigadores.

El equipo de MIT empaquetó cada uno de estos tres componentes en un tipo diferente de nanopartículas portadoras, las cuales están hechas de materiales que la istración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA) clasifica como “generalmente considerados como seguros”. Las nanopartículas ayudan a que cada componente llegue a la parte correcta de la planta, y también evitan que alcancen concentraciones que podrían ser tóxicas para ellas mismas.

Los investigadores usaron nanopartículas de sílice para portar luciferasa, y partículas un poco más grandes de los polímeros PLGA y quitosano para transportar luciferina y la coenzima A, respectivamente. Para incorporar las nanopartículas portadoras en las hojas de las plantas, los investigadores primero suspendieron esas nanopartículas en una solución líquida, después sumergieron las plantas en dicho líquido y, por último, sometieron los vegetales a alta presión, permitiendo que las partículas ingresaran a las hojas a través de unos pequeños poros llamados estomas, según el MIT.

Al comienzo del proyecto, los investigadores produjeron plantas que podrían brillar durante unos 45 minutos y, desde entonces, han mejorado el proceso logrando que brillen 3,5 horas.

La luz generada por una plántula de berro de 10 centímetros es actualmente alrededor de una milésima de la cantidad necesaria para leer, pero los investigadores creen que pueden aumentar la luz emitida, así como la duración de esta energía lumínica, al optimizar aún más las tasas de concentración y liberación de los componentes.

RICARDO SEGURA

EFE Reportajes