Iluminación sin electricidad, la promesa de las algas luminiscentes

Un futuro sin cables, baterías ni barras luminosas químicas quizás no lleguen de la mano del avance tecnológico y digital sino que podría empezar con la ayuda de algas vivas capaces de emitir luz propia. Investigadores de la Universidad de Colorado Boulder lograron activar la luminiscencia de una especie de alga llamada Pyrocystis lunula mediante soluciones químicas sencillas. El experimento abrió una ruta para crear materiales vivos que produzcan luz sin electricidad.

Según indica el estudio, publicado el 6 de mayo en Science Advances, esta especie de alga bioluminiscente es conocida por generar destellos azul hielo en el océano cuando es agitada por olas o embarcaciones. Hasta ahora, esos destellos duraban apenas milisegundos, una limitación que reducía su utilidad fuera del entorno marino.

El equipo probó si era posible mantener encendida esa luz mediante cambios químicos controlados. Para ello, expuso las algas a una solución ácida con pH de 4, similar al jugo de tomate, y a una solución básica con pH de 10, comparable al de un jabón suave. Ambos entornos activaron la producción de luz, aunque con resultados diferentes.

En condiciones ácidas, las algas permanecieron luminiscentes hasta por 25 minutos, con un brillo concentrado y visible. En condiciones básicas, la luz fue más difusa y duró menos tiempo. Ese resultado permitió identificar una vía para encender el brillo biológico durante periodos más prolongados que los observados naturalmente.

"Este proyecto fue una idea ambiciosa", dijo Wil Srubar, profesor del Departamento de Ingeniería Civil, Ambiental y Arquitectónica. "Tenía curiosidad por saber si podríamos crear un mundo en el que no usáramos electricidad, sino que recurriéramos a la biología para producir luz. Este descubrimiento realmente abre el camino para el desarrollo de otros materiales y dispositivos de luz biológica".

La bioluminiscencia ocurre en distintos organismos, desde luciérnagas hasta peces pescadores y ciertos hongos. En las profundidades oceánicas, hasta 90% de las criaturas pueden brillar o centellear mediante reacciones químicas dentro de sus células. En el caso de P. lunula, el brillo depende de organismos fotosintéticos que se alimentan de agua de mar, luz solar y dióxido de carbono.

Para convertir las algas en un material utilizable, los investigadores las integraron a un hidrogel de origen natural. Luego emplearon impresión 3D para crear figuras y estructuras, entre ellas un patrón de media luna y el logotipo de la Universidad de Colorado Buffalo. Al exponer esas formas a soluciones ácidas o básicas, las algas en su interior iluminaron toda la estructura con resplandor azul.

Dentro de las piezas impresas, las algas permanecieron vivas durante semanas. Las condiciones ácidas fueron las más efectivas, ya que P. lunula conservó 75% de su brillo incluso después de cuatro semanas. Ese dato resulta clave para pensar en aplicaciones fuera del laboratorio, especialmente en sistemas donde el uso de baterías sea limitado o poco práctico.

"Fue un momento muy emocionante cuando encontramos el estimulante químico adecuado que permitió que la luz permaneciera encendida durante mucho tiempo", afirmó Giulia Brachi, primera autora e investigadora asociada del Departamento de Ingeniería Civil, Ambiental y Arquitectónica. "Esta es la primera vez que hemos descubierto cómo mantener la luminiscencia", agregó.

Los materiales vivos podrían usarse en robots autónomos destinados a explorar las profundidades marinas o el espacio sin depender de baterías convencionales. El equipo también investiga si P. lunula puede reaccionar a otros productos químicos, una línea que podría convertir estas algas en sensores biológicos para monitorear la calidad del agua y detectar toxinas.

Además de emitir luz, estas algas convierten carbono disuelto en agua de mar en energía mediante fotosíntesis. "Almacenamos carbono mientras producimos luz, mientras que, convencionalmente, emitimos carbono para iluminar espacios", dijo Srubar. El avance deja abierta varias posibilidades: estructuras impresas en 3D, sensores y hasta eventos nocturnos iluminados por organismos vivos.