Tecnología

Las plantas luminosas que podrían sustituir a las luces eléctricas

La iluminación de las plantas nanobiónicas podría reemplazar a algunas luces eléctricas. Los ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han dado un paso clave al crear berros jóvenes que brillan en la oscuridad

Páginas del libro “el paraíso perdido’ de John Milton, iluminadas por la luz emitida por plantas nanobiónicas: dos berros de 3,5 semanas de vida
Páginas del libro “el paraíso perdido’ de John Milton, iluminadas por la luz emitida por plantas nanobiónicas: dos berros de 3,5 semanas de vida Seon-Yeong Kwak

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 da un paseo iluminado por árboles brillantes en vez de por las farolas eléctricas del alumbrado público.

Los ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge (Massachusetts, EEUU), 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, prestigioso 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, informa el MIT.

Páginas del libro “el paraíso perdido’ de John Milton, iluminadas por la luz emitida por plantas nanobiónicas: dos berros de 3,5 semanas de vida
Páginas del libro “el paraíso perdido’ de John Milton, iluminadas por la luz emitida por plantas nanobiónicas: dos berros de 3,5 semanas de vida Seon-Yeong Kwak

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.

Un equipo del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), ha producido plantas que brillan durante casi 4 horas e iluminan de cerca las páginas de un libro.

"Esta tecnología también podría usarse para proporcionar iluminación interior de baja intensidad o para transformar los árboles en farolas autónomas", afirman el profesor Michael Strano, jefe del grupo de investigadores, y el estudiante de postdoctorado, 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?, preguntó Efe al equipo investigador.

"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.

"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 (conversión del CO2 en compuestos orgánicos)", explica este mismo investigador.

Los investigadores aseguran que cuando optimicen está tecnología, podrán iluminar un espacio de trabajo completo o utilizarse en el alumbrado de las calles.

"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’.

Vegetales con superpoderes

Las denominadas ‘plantas nanobiónicas’ son un 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.

Los ingenieros del MIT han incrustado nanotubos de carbono en plantas de espinaca transformándolas en sensores que detectan explosivos y transmiten esa información de forma inalámbrica a un ‘smartphone’
Los ingenieros del MIT han incrustado nanotubos de carbono en plantas de espinaca transformándolas en sensores que detectan explosivos y transmiten esa información de forma inalámbrica a un ‘smartphone’ Christine Daniloff

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 cuando comienzan a escasear el agua, según el MIT.

Los científicos de esta institución 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.

El equipo del profesor Strano ha desarrollado previamente vegetales nanobiónicos con su fotosíntesis aumentada, capaces de detectar gases contaminantes, explosivos y las condiciones de sequía.

"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 ya están adaptadas al entorno exterior".

Planta biónica Arabidopsis thaliana con fotosíntesis aumentada y sensores basados en nanotubos de carbono capaces de detecar gases contaminantes, observada con un microscopio de infrarrojos cercanos
Planta biónica Arabidopsis thaliana con fotosíntesis aumentada y sensores basados en nanotubos de carbono capaces de detecar gases contaminantes, observada con un microscopio de infrarrojos cercanos Bryce Vickmark

Para crear sus plantas brillantes, el equipo del MIT recurrió a la luciferasa, la enzima que otorga la luz a las luciérnagas. La luciferasa 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 a Efe.

Nanopartículas y vegetales a alta presión

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 Administración de Alimentos y Medicamentos de EEUU (FDA) clasifica como "generalmente considerados como seguros".

Logotipo brillante del MIT impreso en la hoja de una planta de rúcula, a la que se ha infundido una mezcla de nanopartículas
Logotipo brillante del MIT impreso en la hoja de una planta de rúcula, a la que se ha infundido una mezcla de nanopartículas Seon-Yeong Kwak

Estas nanopartículas ayudan a que cada componente llegue a la parte correcta de la planta, y también evitan que los componentes alcancen concentraciones que podrían ser tóxicas para las propias plantas, según el equipo de Strano.

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, según los autores de este trabajo financiado por el Departamento de Energía estadounidense.

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.

Recreación artística de un sensor compuesto por tinta conductora impresa en un poro vegetal (estoma) y dotados de dos  pilotes microscópicos, y que aplicados a las hojas de plantas advierten sobre la escasez de agua.
Recreación artística de un sensor compuesto por tinta conductora impresa en un poro vegetal (estoma) y dotados de dos pilotes microscópicos, y que aplicados a las hojas de plantas advierten sobre la escasez de agua. Betsy Skrip

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.


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