Fabricación de celdas biosolares a partir de biomasa de microalgas: Doble cosecha de la energía solar para producción de proteínas fotosintéticas y energía fotovoltaica

La tecnología fotovoltaica actual enfrenta retos para su sostenibilidad a largo plazo, incluyendo la poca
abundancia de algunas material primas, los procesos intensivos en energía, las sustancias peligrosas y
las emisiones de gases de efecto invernadero de su manufactura. Nuevos materiales ambientalmente
sostenibles y abundantes en la naturaleza se están integrando en celdas fotovoltaicas, especialmente
en las celdas sensibilizadas con tiente. La biomolécula fotosintética fotosistema I (PSI) tiene un enorme
potencial como absorbente de luz en las tecnología de celdas sensibilizadas, debido a la presencia de
cromóforos, alto rendimiento cuántico, abundancia y estabilidad química. Este proyecto es la integración
de los esfuerzos y amplia experiencia de dos grupos de investigación del TEC liderados por mujeres, el
Laboratorio de Microalgas y el de Biotrónica, y un grupo líder a nivel mundial en celdas biosolares, el
Laboratorio del Dr. Barry Bruce de la University of Tennessee Knoxville (UTK). Este conjunto propone la
producción de PSI a partir de microalgas Arthrospira máxima, la caracterización de sus propiedades
optoelectrónicas y su aplicación en celdas solares biosensibilizadas. Las microalgas serán producidas
en lagunas grandes expuesta a luz solar natural en el trópico y la extracción de su biomasa se realizará
por métodos ya desarrollados por el Laboratorio de Microalgas. La extracción, purificación y
caracterización bioquímica de la PSI se realizará por medio de transferencia tecnológica de UTK al TEC.
Las propiedades optoelectrónicas de la PSI aislada se caracterizarán por un método dielectroforético
novedoso usando electrodos nanodistanciados desarrollado por Dr. Leonardo Lesser-Rojas de la
Universidad de Costa Rica. Así se puede estudiar la conductividad de PSI y su interacción con el
electrodo, un sistema similar a PSI en una celda bioPV. El grupo de Biotrónica trabajará en avanzar el
fotoánodo de la celda biosensibilizada, mejorando la nanoestructura del semiconductor TiO2 y el método
de inmovilización con orientación preferencial de la PSI. La tecnología desarrollada en este proyecto
tiene como fin realizar una doble cosecha de la energía solar para generación de energía renovable
usando la fotosíntesis, primero en el crecimiento de microalgas a partir de nutrientes de aguas residuals
y fijación de CO2, y, segundo, generando energía fotovoltaica en las celdas biosolares de PSI.

Desarrollar dispositivos biofotovoltaico con eficiente transferencia electrónica utilizando la
proteína fotosistema I extraída de microalgas cultivadas en el TEC.

Línea de investigación definidas por la Escuela de Materiales: Caracterización de Materiales y Ensayos
No Destructivos, Nuevos materiales y energías renovables, Tecnologías Avanzadas para el Desarrollo y
Aplicación de Materiales. // Líneas de investigación definidas por la Escuela de Biología: Biotecnología
Ambiental