La energía de la biomasa proviene de la energía solar que fue transformada mediante el proceso de la fotosíntesis (que podría llamarse fototransformación), que resulta ser el proceso más importante de aprovechamiento de energía re- novable. Consiste en la captación de los fotones (partículas de energía) (Young y Freedman, 2009,) en las hojas de las plantas por parte de las clorofilas y su transformación en energía química, empleada luego en la síntesis de hidratos de carbono a partir del dióxido de carbono y agua con liberación de oxígeno.
Las células no pueden emplear la energía luminosa directamente, sino que la tienen que convertir en energía química (puesta en juego en las uniones entre átomos), que le resulta más fácil de utilizar ya que está continuamente disponible y dentro de la célula.
ENERGÍA: CARACTERÍSTICAS Y CONTEXTO
Algo sobre los fotones…
La nueva era de la física comenzó en 1900 con el joven físico alemán Max Planck. Los físicos siempre habían asumido que los valores de la energía eran de carácter con- tinuo, pudiéndose representar por ejemplo por números reales y que en el proceso de radiación se podía intercambiar cualquier cantidad de energía. Al examinar los datos de la radiación que emitían los sólidos calentados a diferentes temperaturas, Planck postuló, a diferencia de sus colegas, que los átomos y las moléculas emiten energía sólo en cantidades discretas (expresadas por números enteros) o cuanta. Por lo tanto la teoría cuántica de Planck revolucionó la física. Sin duda, la serie de investigaciones que siguió a este descubrimiento modificó para siempre el concepto de la naturaleza (Chang, 2007, p.272).
Por otro lado Maxwell, Hertz y otros establecieron que, en determinadas circuns- tancias, la luz se comporta como una onda electromagnética. Pero esta teoría de la luz no podía explicar el efecto fotoeléctrico (consiste en la emisión de electrones por un metal o fibra de carbono cuando se hace incidir sobre ellos una onda electromagnética), entonces Einstein partió de una extraordinaria hipótesis al considerar que la luz puede también modelizarse como un torrente de partículas. Tomando como punto de partida la teoría cuántica de Planck, Einsten dedujo que cada una de estas partículas, que se conocen como fotones, debe poseer una cantidad de energía “E”.
Einstein postuló que la luz consiste en pequeños paquetes de energía llamados fo- tones o cuantos. El nombre “fotón” fue propuesto en 1926 por el físico Gilbert N. Lewis, quien publicó que los fotones no se podían “crear ni destruir”. Aunque la teoría de Lewis nunca fue aceptada, el nuevo nombre “fotón” fue adoptado enseguida por la mayoría de los científicos (Young y Freedman, 2009; Chang, 2007).
El proceso de fotosíntesis puede representarse de manera resumida por la ecuación:
Pigmentos
6.CO2 + 6.H2O + Energía (2.870 kJ)48 C
6H12O6 + 6.O2
ENERGÍA A PARTIR DE LA BIOMASA Esto significa que la reacción ocurre de la siguiente manera: cada seis moles5 de moléculas de dióxido de carbono (CO2) que reaccionan químicamente con seis de agua se forman un mol de moléculas de glucosa y seis moles de moléculas de oxígeno.
La fotosíntesis se inicia con la captación de la luz por los pigmentos foto- sintéticos accesorios llamados carotenoides (pigmentos amarillos y naranjas que absorben radiaciones luminosas en zonas del espectro visible donde no absorben las clorofilas “a” y “b” de las plantas uotras presentes en las algas y bacterias marinas) (González, C. A., González A., S.) y su conversión en energía química en los cloroplastos (orgánulos celulares de las algas y plantas donde ocurre la foto- síntesis) con la intervención de los pigmentos clorofílicos. En la etapa siguiente, de naturaleza no fotoquímica (sin la presencia de luz), la energía química generada se utiliza para la síntesis de carbohidratos a partir de dióxido de carbono y agua.
La unidad fotosintética básica está constituida por moléculas de clorofilas y otros pigmentos que actúan como antenas receptoras y por clorofila “a” especia- lizada. Los pigmentos receptores se excitan por los fotones absorbidos y transfie- ren la energía de excitación a otras moléculas vecinas. De esta forma se canaliza la energía luminosa hacia la clorofila “a” especializada del centro de reacción, que realmente realiza la conversión de la energía luminosa en energía química (Carri- llo, 2004, pp. 7-9).
La fotosíntesis no es un procesoparticularmente eficiente, pues normalmente el aprovechamiento de la energía solar es como máximo del 15 % (Sánchez Miño, 2003)
La energía química presente en los productores primarios (organismos foto- sintéticos) es una pequeña fracción de la energía radiante recibida por los mis- mos. Los herbívoros incorporan esa energía química, pero gran parte de ella es consumida para mantener sus actividades metabólicas y sólo una pequeña pro- porción se transforma en enlaces químicos (glucosa, almidón, etc.). Por su parte, los carnívoros al alimentarse de los anteriores incorporan una fracción de ella y por razones similares incorporan una pequeña porción de la misma. Esto significa que cuanto más se avanza en la cadena trófica (es el proceso de transferencia de sustancias nutritivas y energía a través de las especies de un ecosistema, en el que cada uno se alimenta del precedente y es alimento del siguiente (Damin, C. F.)) menor es la fracción de energía aprovechable.
5 Según el Sistema Internacional de Medidas 1 mol es la cantidad de una sustancia que contiene tantos átomos, moléculas u otras partículas como átomos hay exactamente en 12 g del isótopo 12 del carbono. (Chang, 2007,)
ENERGÍA: CARACTERÍSTICAS Y CONTEXTO
Fotosíntesis sin luz solar
Se ha descubierto un tipo de microorganismo perteneciente a la familia de la bac- teria verde del azufre que vive en las profundidades de los océanos, donde no llega la luz solar y que posee moléculas de clorofila y es capaz de realizar la fotosíntesis. Esto lo logra gracias a la luz emitida por las aperturas hidrotermales cuando brotan líquidos volcánicos de estas. Este descubrimiento replantea nuestra idea de que la fotosíntesis solo puede ocurrir en presencia de la luz del sol.
El descubrimiento ha sido efectuado por un equipo de investigadores encabezado por J. Thomas Beatty de la Universidad de la Columbia Británica, en Canadá.
El hallazgo muestra que la fotosíntesis no está limitada a la superficie de nues- tro mundo. Por tanto, nos permite tener en cuenta otros lugares de la Tierra donde encontrar fotosíntesis, así como plantearnos escenarios de otros planetas hasta aho- ra no considerados.Para conocer más ingresá en: http://www.solociencia.com/biolo- gia/05081001.htm