Los elementos químicos son los bloques que forman el mundo material que nos rodea. Pero no todos abundan por igual. Algunos, como por ejemplo el carbono, el hidrógeno o el oxígeno, parecen encontrarse en todas partes. Otros, en cambios son extremadamente raros, y a veces también muy valiosos. ¿Cuál es el origen de los elementos químicos, y por qué de estas diferencias? Veremos que, debido a sus propiedades químicas, algunos de estos elementos forman, de manera natural, pero a lo largo de millones de años, yacimientos de los que es posible recuperarlos. De no ser así, sería mucho más difícil conseguirlos.

¿Sabías que las modernas tecnologías, como las pantallas de los móviles y los ordenadores, o los imanes que hacen que funcionen desde nuestros auriculares hasta el dispositivo de vibración dependen de las propiedades especiales de determinados elementos químicos? Esto nos lleva a plantearnos otra cuestión. ¿Sabes que algunos de estos elementos podrían llegar a llegar a agotarse (a “extinguirse”) en nuestro planeta en un tiempo sorprendentemente corto?¿Qué podríamos hacer al respecto?

En esta mesa conversaremos en primer lugar sobre la magnitud tan pequeña que supone el nanómetro. Un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro, o para hacernos una idea, es cien mil veces más pequeño que el grosor de un folio.

Cuando los materiales presentan tamaños del orden del nanómetro presentan propiedades singulares, a menudo superiores a las de su correspondiente de mayor tamaño. Conversaremos sobre distintos ejemplos de nanomateriales con propiedades superiores o mejoradas y como mediante el control de sus dimensiones se pueden obtener las propiedades que buscamos.

Los avances en nanomateriales en la última década han dibujado un escenario prometedor en la fabricación nanodispositivos que engloban desde celdas solares fotovoltaicas o generadores piezoeléctricos hasta sensores y dispositivos microfluídicos.

La fotosíntesis es el proceso por el cual los organismos sintetizan sustancias orgánicas a partir de CO2 y agua, utilizando como fuente de energía la luz solar y liberando oxígeno. Las microalgas son organismos fotosintéticos que tienen un papel fundamental en el mantenimiento de la vida en el planeta ya que, a través de la fotosíntesis, nos proporcionan el oxigeno que necesitamos para respirar.

Presentan una rica composición bioquímica que junto a otras propiedades se consideren como una materia prima de muy alta calidad para el desarrollo de muchos productos beneficiosos para el hombre. Es muy interesante el potencial de estos organismos para la obtención de biocombustibles, productos de alto valor añadido como antioxidantes para frenar el envejecimiento e incluso en los últimos años su utilización en la cocina.

En el Instituto de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis se trabaja con organismos fotosintéticos. Los organismos fotosintéticos son aquellos que realizan un proceso llamado fotosíntesis, que consiste en “fabricar” su propia comida (azúcares) utilizando como ingredientes básicos: luz, agua y el dióxido de carbono del aire. De entre los organismos que realizan este importante proceso, encontramos: las plantas, las algas y unas bacterias, llamadas cianobacterias.

La fotosíntesis fabrica azúcares para el organismo que la realiza y también produce oxígeno. Las cianobacterias fueron las primeras en hacer la fotosíntesis en la Tierra (hace 3500 millones de años), y gracias a ellas nuestra atmósfera tiene la capa de ozono que nos protege y el oxígeno que respiramos. Además, actualmente las cianobacterias son esenciales en la eliminación del dióxido de carbono de la atmósfera que es considerado uno de los gases que provocan el efecto invernadero acelerando el cambio climático.

La biotecnología es la utilización de sistemas biológicos para producir compuestos de interés. El desarrollo de una biotecnología sostenible podría ayudar a reducir nuestro impacto en el ambiente, y por tanto, frenar el cambio climático. El uso de cianobacterias en biotecnología es clave desde un punto de vista sostenible con el medio ambiente, ya que mientras fabrican el compuesto de interés, estarían consumiendo el dióxido de carbono de la atmósfera y produciendo oxígeno. Entonces, ¿qué nos impide generalizar el uso de cianobacterias en biotecnología? Una posible respuesta es que las cianobacterias tienen una genética muy compleja. Por explicarlo de otra manera, supongamos que el genoma (ADN) de las cianobacterias es como una biblioteca donde tienen toda la información almacenada en miles de libros. En estos libros está, no sólo la información para realizar la fotosíntesis y sobrevivir, sino también la información necesaria para fabricar diferentes accesorios que sólo son útiles en condiciones específicas, como por ejemplo: información para resistir al frío, que es sólo necesaria cuando hace frío.

En nuestro proyecto estamos estudiando la biblioteca de ADN de las cianobacterias identificando los libros (genes) que contengan información accesoria para quitarlos y construir una cianobacteria más simple. De esta manera, la nueva cianobacteria podría manipularse más fácilmente y ser útil en biotecnología, constituyendo una nanofábrica sostenible con el medio ambiente.