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Copy of FUENTES DE ENERGIA RENOVABLE

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coral paskamafiss

on 24 November 2013

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Transcript of Copy of FUENTES DE ENERGIA RENOVABLE

FOTOSÍNTESIS ARTIFICIAL
¿Natural ó artificial?
FASES DE LA FOTOSÍNTESIS NATURAL
{Resumen de la Fotosíntesis natural}
Luz en el rango 400-700 nm puede utilizar: 50%
Reflección, absorción y transmisición: 20%
Eficiencia de la reacción luminosa: 10 u 8 fotones que son necesarios por CO2 : 77%
Respiración requierida por translocación y biosíntesis: 40%
EFICIENCIA EN GENERAL: 5.5% u 6.6%
Datos...
La
tierra
recibe en una
hora
la
energía
que consume la
humanidad en un año
.
 
La aproximación habitual es la energía fotovoltaica o la termoeléctrica, pero también se está investigando en el campo de la
fotosíntesis artificial
.

Se puede intentar usar la plantas tal cual (biomasa y biodiesel, bioetanol…), pero no es rentable a gran escala, pues la
fotosíntesis natural
tiene un rendimiento de un
1% o un 2%.
Por otro lado la
fotosíntesis artificial
trata de replicar el
efecto fotosintético con un rendimiento mayor.
PROBLEMÁTICA
FOTOSÍNTESIS NATURAL
Proceso de fotosíntesis
Organismos
Capturan energía
en forma de luz
Transforman energía
química
ECUACIÓN GENERALIZADA Y NO EQUILIBRADA DE LA FOTOSÍNTESIS:
Donde:
HA: representa un compuesto oxidable
En organismos fotosintéticos (algas y plantas) es H2O
En bacterias fotosintéticas es H2S
CH2: representa una generalización de los hidratos de carbono.


Fase lumínica
Fase oscura
Absorción de luz por los pigmentos fotosintéticos
CLOROFILA
Captura la luz de las
regiones violeta y roja
del espectro
CAROTENOIDES Y FICOBILINAS
Absorben longitudes de onda distintas
y transfieren energía
Lugar de la fotosíntesis
natural
CLOROPLASTOS.- contiene clorofilas y enzimas para realizar reacciones.
Proceso
Cuando los pigmentos absorben luz, sus electrones ocupan niveles energéticos más altos, y transfieren la energía a un tipo especial de clorofila llamado centro de reacción.
Cloroplastos
Organizados en unidades: TILACOIDES.
Y al interior de los tilacoides se disponen unas unidades llamadas: FOTOSISTEMAS
Fase luminosa
Tiene lugar en el estroma o matriz de los cloroplastos. Se lleva a cabo mediante una serie de reacciones llamada ciclo de Calvin.
Ciclo de calvin
Universidad Autónoma de San Luis Potosí
Facultad de Ciencias
ENERGÍAS RENOVABLES
Equipo:
Kevin Yoav Chávez Dueñas
Sara G. Chávez Veloz
Alondra Hernández Cedillo
Antonio Zuñiga Izaguirre
Objetivos
Fotosíntesis Artificial
Captar la energía solar
Producir corriente eléctrica
(electrones)
Propiciar reacciones químicas
Reducción
de CO2
Ruptura de
agua
F.Natural vs F.Artificial
Para llevar a cabo el proceso de la fotosíntesis se requiere de un aparato fotosíntetico.
fotosíntesis natural:
la naturaleza es quien lo proporciona
fotosíntesis artificial:
el ser humano se encarga de sintetizarlo
Mayor eficiencia en F.A
.
Entre los
problemas
a solucionar está el encontrar una
antena
que capte de manera
efectiva los fotones
de luz.

El primer paso de la fotosíntesis es precisamente esa captura y luego viene el transporte de esa energía y su conversión en energía química.
Investigadores de Universidad Tecnológica de Chalmers.-

Han encontrado una solución para la construcción de la antena: combinar hebras de ADN con moléculas de tinte.
Fotosíntesis artificial basada en ADN.
Consiguen que se auto-ensamble un sistema que combina hebras de ADN con moléculas de tinte para así formar una antena molecular para la fotosíntesis.

El ADN actúa de
andamiaje
para crear un sistema que permita
recolectar la luz
.En las
plantas
este andamiaje consiste en un
elevado número de proteínas
que organizan las moléculas de clorofila para que capten bien la luz del Sol, pero este sistema es básicamente muy complejo y casi imposible de replicar de manera artificial.

Ventajas
Sistema auto-reparable

Si una de las moléculas recolectoras se rompe, es automáticamente reemplazada por otra un segundo mas tarde.

Tecnología que suma:
* Procesos fisiológicos de las hojas vegetales
* Capacidades de observar y manipular la estructura de los materiales en nano-escala

Reproducir de manera artificial la forma en que las plantas producen hidrógeno y otros energéticos.

Fotosíntesis artificial: una alternativa para energía sustentable
En el 2050 la concentración del CO2 en el aire rebasaría el umbral de 550 partes por millón y la humanidad enfrentaría muy graves perturbaciones climáticas y ecológicas.

La Fotosíntesis Artificial tiene el potencial de alcanzar una producción de 10 a 15 veces superior a las plantas para absorber el CO2 del aire y producir combustibles tan potentes como el hidrógeno y otras sustancias
En 1948 descubre el centro de fosforilación celular (mitocondria)

Albert L. Lehninger
Peter Mitchell

Teoría quimiosmótica

LA RUPTURA DE ATP EN ADP+Pi DESDE UN PUNTO DE VISTA TERMODINÁMICO

7.7Kcal/mol

Fosforilización oxidativa
Fotofosforilación oxidativa
mitocondria
cloroplasto
El oxígeno se reduce por NADH Y FADH2 como donadores.

El oxígeno se oxida con un NADP como electrón aceptor. Esto es
fotodependiente.
SEPARACIÓN FUNCIONAL DE COMPLEJOS DEL SISTEMA RESPIRATORIO.
Lo cual podría llevar a cabo la separación y sintetización de los mismos en el caso de un cloroplasto o clorosoma para llevar a cabo su sintesís para la fotosíntesis artificial.
Noviembre 2013
La idea central de adentrarnos en el mundo de la fotosíntesis artificial es encontrar nuevas alternativas para la generación de energía. Esto traería consigo además de dicha producción de energía algunos otros beneficios, como lo son:

• Alcanzar una mayor eficiencia que las plantas en la absorción de dióxido de carbono.
• Y la producción de hidrogeno y otros combustibles.

Al no existir aun algún proceso que ya se lleve a cabo de forma masiva en la actualidad, se hablara de algunos procesos que están siendo experimentados. Poniendo especial atención en alguna parte que se esté replicando de la fotosíntesis natural.


UNA MIRADA HACIA EL....
NUEVOS ADELANTOS EN LA FOTOSÍNTESIS ARTIFICIAL
HOJA ARTIFICIAL
Grupo de dispositivos fotovoltaicos y optoelectrónicas de la Universidad de Jaume
Dispositivo que emplea la energía solar y sin ayuda realiza las reacciones químicas de romper el agua y formar hidrógeno, de forma similar a como lo hacen las plantas.
-Genera burbujas de gas hidrógeno en solución acuosa.
-Ventaja de bajo coste de producción
-Mayor recolección de los fotones incidentes de la luz
-Utilizando para la producción de H, fotones del espectro infrarrojo.

CONCLUSIÓN
REFERENCIAS
-http://www.conacyt.gob.mx/Noticias/Paginas/48-12.aspx
-http://neofronteras.com/?p=4141
-http://www.ccc.gob.mx/opiniones/1371-fotosintesis-artificial
-http://www.cronica.com.mx/notas/2012/708723.html
-http://www.veoverde.com/2013/02/empresa-crea-nuevo-sistema-de-fotosintesis-artificial/
-http://www.jornada.unam.mx/2013/01/22/ciencias/a02n2cie

Para entender la fotosíntesis artificial debemos
comprender el funcionamiento de la fotosíntesis
natural y lo que se busca en procurar una mayor eficiencia en el proceso artificial.
Fotosíntesis utilizando nanotubos de carbono.
Las plantas son las campeonas indiscutibles captando energía solar  la mayoría de ellas son capaces de vivir gracias a tener una eficiencia cuántica del 100%, lo que significa que por cada fotón que captan de luz solar, generan un número igual de electrones.
Para hacernos una idea de la importancia de esta investigación, tendremos que tener en cuenta que los paneles solares actuales, el medio por excelencia para generar electricidad gracias a la luz solar, operan con una eficiencia menor al 20%.

El método consiste en interrumpir el proceso de la fotosíntesis con el objetivo de capturar los electrones liberados antes que la propia planta los utilice para generar azúcares. Para esto, separan las estructuras llamadas tilacoides y manipulan las proteínas contenidas en estos para poder interrumpir la fotosíntesis, una vez interrumpida , los tilacoides son inmovilizados en una base de nanotubos de carbono captando los electrones de las plantas y enviándolos a través de un cable.
Dispositivo de Panasonic
En este método tenemos un semi-conductor de un lado que es expuesto a la luz, el cual produce un flujo de electrones que resulta en la oxidación de el agua dando oxigeno, hidrógeno y electrones .


En este dispositivo, el semiconductor utilizado fue de un nitruro el cual ya había sido demostrado en otros dispositivos que era un gran ahorrador de energía

Luego de la oxidación del agua, los electrones liberados por esta reacción son utilizados para la reducción del dióxido de carbono.Gracias a este semiconductor se pudieron excitar a los electrones con suficiente energía como para que el dióxido de carbono se reduzca. Esta reacción de reducción ocurre en un catalizador metálico en el lado opuesto el semiconductor de nitruro; y dará lugar a la formación de ácido fórmico (HCOOH). El ácido fórmico es usado para la producción de fragancias, en industria textil y en tinturas, entre otras aplicaciones.
Hojas artificiales
Se caracterizan por ser membranas carnosas hechas de materiales como silicona, parecidas a las láminas de nylon con burbujas o a una tela fibrosa, donde el pigmento que hace las veces de clorofila no es verde sino negro.
Estas células solares funcionan con un catalizador “de cobalto, borato y una aleación de níquel-molibdeno-zinc, un recubrimiento catalizador de la otra.
Cuando cae al agua, a ambos lados de la célula comienza una reacción química cuando la luz del sol brilla sobre ellos, dividiendo el hidrógeno y el oxígeno en dos partes a través de las burbujas que se ven en el agua. El lado revestido de cobalto va a trabajar en el oxígeno, creando O2, mientras que su compañero níquel está ocupado con la liberación de hidrógeno H2”.

El oxigeno es liberado a la atmósfera, mientras que el hidrógeno que se produce, podría ser recuperado y almacenado para ser utilizado como energía alternativa, para hogares o vehículos.
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