Fotosíntesis. Dr. Dieter H Otterbach

Fotosíntesis
Dr. Dieter H Otterbach

A propósito del día mundial del medio ambiente.

FOTOSINTESIS

Fotosíntesis es el proceso maravilloso en que las hojas de las plantas que fijan el dióxido de carbono y sintetizan todos los productos necesarios para seres vivos a través de un proceso muy complejo. En múltiples etapas este proceso convierte materia inorgánica, dióxido de carbono, agua y minerales en materia orgánica, gracias a la energía de la luz. Las superficies de las hojas se orientan hacia la luz y debajo poseen pequeños poros, a través de las cuales, absorben selectivamente el dióxido de carbono, a pesar de que su concentración en el aire es solamente ~400ppm. Con la energía de la luz, más el catalizador natural verde, clorofila, en presencia de agua, las células de la hoja son capaces de reducir el dióxido de carbono e incorporarlo en el proceso que produce el material orgánico. Las raíces de los árboles buscan el agua y minerales y el tronco y los tallos transportan todo a las hojas.
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La maravilla de la fotosíntesis es que puede realizar, en condiciones ambientales, una simple reducción química del dióxido de carbono. Al contrario, en la industria química, la reacción del dióxido de carbono es un proceso muy difícil que requiere altas temperaturas y mucha energía. La liga química entre el carbono y oxígeno es extremadamente fuerte porque la quema de carbón produce mucha energía, consecuentemente, romper esta liga requiere todavía más energía. Durante la fotosíntesis, la planta divide el agua en hidrógeno y oxigeno, y el hidrógeno es aprovechado para reducir el dióxido de carbono y reaccionarlo con agua para producir carbohidratos (glucosa) que recorre toda la planta proporcionándole la energía necesaria para crecer.

A pesar de la pérdida de las grandes florestas, la fotosíntesis natural, todavía fija anualmente ~ 100,000 millones toneladas de dióxido de carbono, debería ser el proceso ideal para controlar la concentración del dióxido de carbono en la atmósfera pero las crecientes emisiones de este gas vencen el proceso natural y son causa del calentamiento global. La fotosíntesis es lenta y así es necesario desarrollar un proceso, a base industrial, que absorba grandes cantidades de dióxido de carbono hasta que la atmósfera alcance un nivel tolerable (300ppm).

Igual a la vegetación terrestre, el fitoplancton en el océano, las algas, especialmente las cianobacterias, conocidas como «algas verde-azules», son capaces de fotosíntesis. Las cianobacterias flotan en la superficie del agua, la clorofila absorbe los fotones de la luz y liberan el hidrógeno del agua y producen oxigeno. Con el hidrógeno libre reducen el dióxido de carbono y también fijan el nitrógeno del aire y lo reducen al amoniaco que todas las células pueden aprovechar. Así las cianobacterias, desde millones de años, son responsables por la evolución de la biosfera y por el oxigeno en la atmósfera de hoy.

Los dos procesos de fotosíntesis, el terrestre y el acuático, son ampliamente estudiados y bien entendidos ya desde décadas. Desde algunos años, varios procesos biológicos se pueden manipular genéticamente para mejoramientos significativos, como rendimiento, calidad, resistencia a plagas, etc. Las diferentes etapas biológicas de la fotosíntesis deben ser estudiadas para definir, cuáles pueden ser modificadas genéticamente para acelerar el proceso.

Está bien conocido que, en la era geológica devónica antecedente a la carbonífera, altos niveles de dióxido de carbono causaron un enorme crecimiento de plantas y animales, que después se extinguieron y formaron el carbón y petróleo que hoy usamos en exceso. Obviamente, la fotosíntesis se puede acelerar con mayor concentración de dióxido de carbono. Otros parámetros que se pueden investigar para mejorar el proceso de fotosíntesis son: a) cambiar químicamente el catalizador, clorofila, para absorber más energía luminaria; b) conocer que parte del espectro de la luz es la más eficiente; c) mejorar el ambiente para la fotosíntesis; las algas, en agua, crecen más rápido que la vegetación terrestre; d) que especies de la vegetación terrestre se prestan mejor para el mejoramiento genético, para absorber dióxido de carbono más rápido, etc.

Qué estamos haciendo, sociedad y gobierno?