Los científicos convierten el dióxido de carbono en oxígeno con un láser

La fotosíntesis es un verdadero milagro, ¿verdad? Permite a las plantas, bacterias y algas tomar el dióxido de carbono y, con la ayuda de un poco de luz solar, convertirlo en el oxígeno que todos respiramos. Pero ahora los científicos han eliminado la fotosíntesis de la ecuación y han conseguido fabricar oxígeno (O2) mediante el zapping de dióxido de carbono (CO2) con un láser.

En química, la sabiduría general es que las moléculas, si tuviéramos que antropomorfizarlas, son perezosas. El dióxido de carbono, cuando se rompen sus enlaces en sus partes componentes, toma el «camino de la energía mínima», lo que significa que se romperá en un átomo de oxígeno y una molécula de monóxido de carbono (CO), porque, como explican los químicos Arthur Suits y David Parker en un nuevo análisis en Science, el CO «posee un enlace diatómico mucho más estable que el O2.»

Si tuviera que hacer una versión de arte ASCII de cómo son los enlaces químicos del dióxido de carbono, sería algo así:

O=C=O

El carbono está doblemente unido a los átomos de oxígeno, y es mucho más fácil, químicamente hablando, simplemente cortar uno de esos enlaces y crear una molécula de CO y un átomo de oxígeno.

Por lo tanto, la sabiduría convencional ha sido que, en casi todas las circunstancias, sería imposible tomar el dióxido de carbono -digamos, de la exhalación de un ser humano, por ejemplo- y convertirlo de nuevo en oxígeno gaseoso, lo que requeriría dos átomos de oxígeno. Pero entonces, los investigadores de la Universidad de California en Davis decidieron intentar hacerlo excitando el dióxido de carbono mediante lo que se conoce como «láser ultravioleta de alta energía al vacío».»

Resulta que, en un estado altamente excitado (y todavía antropomorfizado), el dióxido de carbono y otras moléculas tienen un poco más de energía para saltarse ese camino de energía mínima y, como cualquier persona/molécula agitada, tienen ganas de «vagar», que es un fenómeno químico en el que los enlaces químicos se romperán de otras maneras.

Los investigadores de la UC Davis descubrieron que, efectivamente, los enlaces químicos se rompían de otras maneras, y fueron capaces de volver a convertir el dióxido de carbono en oxígeno y un solo átomo de carbono (también describen el descubrimiento en Science).

Suits y Parker lo explican así en su análisis:

Estos resultados del CO2 pueden ser un ejemplo de itinerancia, una clase de reacciones especialmente llamativa que ha surgido en los últimos años, en la que una molécula excitada comienza a disociarse por simple fisión de enlaces, pero en su lugar tiene lugar una reacción intramolecular que da lugar a productos inesperados.

Es un gran descubrimiento que podría decirnos algo sobre cómo se formó la atmósfera de la Tierra. De hecho, la luz ultravioleta del vacío puede interactuar comúnmente con el dióxido de carbono en la atmósfera superior, donde la luz del Sol golpea las moléculas en el vacío del espacio.

La mayor parte del oxígeno de la Tierra provino del «Gran Evento de Oxigenación», que los científicos creen que fue un suceso dirigido por la fotosíntesis que ocurrió hace aproximadamente 2.400 millones de años. Pero más recientemente, los científicos han argumentado que tuvo que haber al menos pequeñas cantidades de oxígeno en algún lugar de la atmósfera de la Tierra para que ese evento ocurriera originalmente, y este hallazgo sería evidentemente una explicación de cómo podría haber existido ese oxígeno.

Y, porque es viernes y porque nos gusta mirar al futuro lejano aquí en Motherboard, piensa en lo que el hallazgo podría significar potencialmente: Este experimento demuestra que tenemos los medios, aquí en la Tierra, para tomar un producto de desecho de la respiración humana y convertirlo de nuevo en la entrada.

Me puse en contacto con los autores de este estudio para saber si pensaban que el hallazgo tenía alguna implicación para los dispositivos del futuro lejano en los que se podría crear, por ejemplo, un aparato respiratorio de sistema cerrado en el que la gente en el espacio podría exhalar dióxido de carbono y algún pequeño láser ultravioleta al vacío podría convertirlo de nuevo en oxígeno que podría ser respirado de nuevo.

Ninguno de los investigadores a los que envié un correo electrónico me respondió, por desgracia, pero, en su análisis, Suits y Parker señalan que se están investigando nuevas vías y alternativas a los láseres ultravioleta de vacío de alta energía para inducir la itinerancia. Los láseres ultravioleta de vacío de alta energía, después de todo, parecen requerir una gran cantidad de energía para funcionar -lo que podría anular potencialmente cualquier beneficio climático, si tu mente se ha ido allí- pero oye, nunca se sabe.

Al menos, debería dar a los escritores de ciencia ficción un nuevo material para trabajar.