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Las ciudades futuras podrían ser iluminadas por algas


Las algas bioluminiscentes son una fuente de luz sostenible.



La forma en que producimos luz ha cambiado sorprendentemente poco desde que Thomas Edison desarrolló la primera bombilla en 1879.

La bombilla LED recientemente ha reducido los costos de electricidad de manera significativa, pero todavía usan la misma fuente de energía y continúan contribuyendo al calentamiento global, ya que la mayor parte de la electricidad proviene de la quema de combustibles fósiles.

Necesitamos un nuevo método para producir luz que, en lugar de utilizar electricidad convencional, utilice la propia energía de la naturaleza.

En los Estados Unidos, unos pocos investigadores dedicados han estado investigando algas bioluminiscentes durante algunos años, pero nunca han mapeado con éxito todo el sistema bioluminiscente dentro de las algas. En la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU), estamos llevando a cabo la primera investigación danesa en esta área, y muestra que los organismos bioluminiscentes algún día podrían iluminar nuestras ciudades en una luz azul turquesa.

Sin embargo, hay algunos desafíos claros que resolver antes de que esto se convierta en realidad. Es posible que necesitemos transferir genes de organismos bioluminiscentes a otros organismos verdes, quizás plantas superiores que puedan emitir luz de manera más efectiva.

Las microalgas iluminan la oscuridad

Las algas se encuentran en todas partes en la tierra y en el mar, y son inmensamente importantes para la vida tal como la conocemos.

Muchas personas asocian algas con algas marinas (macroalgas), pero de hecho la mayoría de las algas son micro algas. Estas algas son tan pequeñas que solo puedes verlas a través de un microscopio.

Algunos de ellos, los llamados dinoflagelados, emiten una fuerte luz azul en la noche. Este fenómeno se conoce como bioluminiscencia, por el cual los organismos vivos producen luz a través de reacciones químicas.

Puedes verlo tú mismo en ciertas épocas del año en climas más cálidos, alrededor del ecuador desde Brasil hasta Australia.

Las algas bioluminiscentes iluminan la oscuridad. Esta luz azul brillante podría iluminar las ciudades en el futuro. (Foto: Mikal Schlosser)
Dos moléculas se encuentran y producen luz

Aunque las personas han observado este fenómeno en el océano durante más de 2.500 años, todavía sabemos sorprendentemente poco sobre las algas involucradas y cómo producen luz.

Las algas emiten una luz azul cuando se sacuden. Por ejemplo, cuando un depredador nada creando una corriente, o cuando las algas son golpeadas por las olas en las aguas costeras.

Dos moléculas son particularmente importantes para la producción de luz: luciferasa (una enzima) y luciferina (una molécula producida por fotosíntesis).

Cuando las algas registran una perturbación, se activa una cadena de procesos químicos celulares que causa la caída del pH. Esto activa las enzimas luciferasa, que se unen a la luciferina y transfieren energía a la luciferina a través de un proceso conocido como oxidación. Es la liberación de energía de luciferina que vemos como luz azul.

Hasta ahora, solo se ha demostrado teóricamente y no por experimento.

Célula solar biológica y lámpara viviente en el mismo organismo

Las algas bioluminiscentes necesitan energía para emitir luz, al igual que la lámpara de la mesilla de noche que se conecta a una toma de corriente para acceder a la electricidad. Las algas, sin embargo, obtienen su energía de otra fuente: The Sun.

Utilizan la luz solar para producir energía a través de la fotosíntesis para llevar a cabo una amplia gama de procesos a nivel celular.

Puedes imaginar algas como pequeñas lámparas individuales, alimentadas por una célula solar. Se ‘recargan’ durante el día para que puedan emitir su luz azul durante toda la noche.

La enzima luciferasa (Pacman amarilla) se activa a pH 6. Se une con luciferina (cuña verde), transfiriendo energía a través de la oxidación, que se emite como luz azul. (Ilustración: Signe Friis Schack, Allumen IVS)

Hay una serie de animales bioluminiscentes, hongos y bacterias. Todos ellos requieren alimentos para producir la energía necesaria para iluminar. Las algas explotan la luz del sol y el dióxido de carbono (CO 2 ): dos fuentes inagotables de energía, sin emisiones de CO 2 e inofensivas para el medio ambiente .

Ciudades sostenibles con luz viviente

Usamos una gran proporción de electricidad para iluminar nuestras casas, carreteras, aparcamientos, etc. Esta electricidad proviene en gran parte de la quema de combustibles fósiles, lo que aumenta la cantidad de CO en la atmósfera e impulsa el calentamiento global. Por lo tanto, necesitamos una fuente de luz más sostenible.

Las microalgas crecen en agua salada, pero mientras crezcan en un contenedor cerrado pueden funcionar como una lámpara biológica, que podría usarse como bombillas para iluminar nuestras ciudades, escaparates, edificios, carreteras y aparcamientos.

Las algas bioluminiscentes son la primera etapa en el desarrollo de la luz biológica, pero existen algunos desafíos claros cuando se usan algas en una lámpara. Las algas necesitan ser alteradas en movimiento antes de que se iluminen, lo cual es problemático en una lámpara. Además, solo se iluminan durante un período relativamente corto debido a la limitación de energía.

Se necesita más investigación para desarrollar bio-lámparas

Producir lámparas biológicas que puedan iluminarse durante toda la noche sin movimiento significa que tenemos que pensar en líneas completamente nuevas.

En este momento, estamos tratando de descubrir con precisión qué genes se utilizan para emitir luz y luego transferir estos genes a otros organismos fotosintéticos para producir una planta bioluminiscente que puede emitir luz durante toda la noche.

Todavía no estamos allí y llevará muchos años de investigación. Pero imagínense, saliendo a una ciudad en el futuro bañada en una luz azul producida por las plantas.



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