Suena a ciencia-ficción pero la ciencia lo avala: Japón está cada vez más cerca de conseguir la fotosíntesis artificial

Aunque no sea de público conocimiento, la fotosíntesis artificial es uno de los mayores objetivos de la ciencia aplicada a la transición energética. Inspirada en el mecanismo natural de las plantas, esta tecnología busca transformar la luz solar en energía química utilizable, con el hidrógeno como uno de sus productos más relevantes. Y aquí, el reto no es conceptual, sino técnico.

¿Cómo podría ser posible capturar y convertir la mayor cantidad posible de radiación solar de forma eficiente? Para responder esta inquietud, un equipo científico de Japón ha presentado un sistema que aprovecha longitudes de onda de la luz visibles que hasta ahora quedaban en gran medida desaprovechadas.

Así es como Japón está cada vez más cerca de conseguir la fotosíntesis artificial

El estudio japonés, publicado en la revista ACS Catalysis, describe el desarrollo de un fotocatalizador sensibilizado capaz de convertir luz solar de baja energía en hidrógeno. El trabajo ha sido liderado por investigadores del Institute of Science Tokyo, conocido como «Science Tokyo».

La clave del sistema reside en su capacidad para funcionar con luz visible de onda larga, superior a los 600 nanómetros. Esta franja del espectro solar es abundante y constante, incluso cuando el cielo está nublado o la radiación directa es limitada.

En términos de fotosíntesis artificial, supone ampliar de forma tangible las condiciones en las que el proceso puede operar. Entre los aspectos más relevantes del avance se encuentran:

• Producción de hidrógeno solar sin emisiones directas.
• Aprovechamiento de luz visible de baja energía, antes poco utilizada.
• Mayor eficiencia fotocatalítica en condiciones reales de iluminación.

La fotosíntesis artificial y el aprovechamiento de la luz de onda larga

Uno de los problemas históricos de la fotosíntesis artificial ha sido la pérdida de una parte significativa del espectro solar. Muchos fotocatalizadores convencionales solo responden a longitudes de onda cortas, lo que limita su rendimiento global.

El sistema japonés introduce una modificación puntual, pero decisiva: ampliar la ventana de absorción hasta cerca de los 800 nanómetros.

Este cambio permite utilizar una radiación más estable a lo largo del día. En la práctica, significa generar más electrones excitados durante más horas, un factor determinante para mejorar la producción de hidrógeno.

Y cabe aclarar que no se trata solo de captar más luz, sino de hacerlo de forma continua y menos dependiente de condiciones ideales.

La fotosíntesis artificial se beneficia especialmente de este enfoque, ya que su viabilidad futura depende de sistemas que funcionen fuera del laboratorio. La radiación difusa, habitual en entornos urbanos o industriales, pasa así de ser un obstáculo a convertirse en una fuente aprovechable de energía.

¿Qué es el osmio y cuál es su papel en la nueva generación de fotocatalizadores?

El elemento diferenciador del estudio es la sustitución del metal central del complejo fotosensibilizador. Tradicionalmente, estos sistemas emplean rutenio, un material estable pero limitado en su capacidad de absorción espectral. El equipo japonés optó por el osmio, un cambio pequeño desde el punto de vista estructural, pero con un impacto notable en el rendimiento.

Según explica el profesor Kazuhiko Maeda, responsable del proyecto: «Los complejos basados en rutenio generalmente solo absorben longitudes de onda visibles más cortas, hasta unos 600 nm».

El osmio, en cambio, permite activar transiciones electrónicas de menor energía, lo que amplía la absorción hacia longitudes de onda más largas.

Este llamado efecto de átomo pesado facilita la excitación singlete–triplete, un mecanismo conocido en fotofísica pero poco aplicado de forma práctica en fotosíntesis artificial. El resultado es un aumento de hasta el doble en la eficiencia de producción de hidrógeno respecto a sistemas convencionales.

¿Será factible la aplicación de la fotosíntesis artificial en el futuro?

Más allá de los datos de laboratorio, el avance japonés refuerza una idea clave: la fotosíntesis artificial necesita adaptarse a condiciones reales para ser relevante. Sistemas capaces de funcionar con luz débil o difusa abren la puerta a aplicaciones descentralizadas, sin depender de grandes infraestructuras centralizadas.

Este tipo de fotocatálisis ampliada podría facilitar la producción local de hidrógeno verde a pequeña y media escala. También encaja con estrategias de almacenamiento energético y con sistemas híbridos junto a la energía fotovoltaica convencional, aprovechando franjas del espectro solar hoy infrautilizadas.

No se trata de una solución inmediata ni de un salto industrial automático. Es un avance incremental, progresivo pero bien fundamentado, que conecta la investigación básica con escenarios de uso más realistas. En el desarrollo de la fotosíntesis artificial, este tipo de ajustes técnicos suele marcar la diferencia entre una promesa teórica y una tecnología con recorrido real y práctico.