Fotossíntese artificial usa ouro e transforma CO2 em combustível líquido

Por , em 24.05.2019

Químicos da Universidade de Illinois, nos EUA, conseguiram desenvolver uma nova forma de fotossíntese artificial. Com isso, foram capazes de produzir com sucesso combustíveis usando água, dióxido de carbono e luz. Ao converter dióxido de carbono em moléculas mais complexas, como o propano, essa descoberta deixa a humanidade mais perto do uso de CO2 para armazenar energia solar.

A fotossíntese é um dos processos mais incríveis da vida na Terra. As plantas usam a luz solar para impulsionar reações químicas entre a água e o CO2, criando e armazenando energia solar na forma de glicose de alta densidade energética. No novo estudo, os pesquisadores desenvolveram um processo artificial que usa a mesma porção de luz verde do espectro de luz visível usado pelas plantas durante a fotossíntese natural para converter CO2 e água em combustível, utilizando como catalisadores nanopartículas de ouro ricas em elétrons.

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“O objetivo é produzir hidrocarbonetos complexos e liquefeitos a partir do excesso de CO2 e outros recursos sustentáveis, como a luz solar. Os combustíveis líquidos são ideais porque são mais fáceis, seguros e econômicos de transportar do que o gás e, como são feitos de moléculas de cadeia longa, contêm mais ligações – o que significa que eles acumulam energia mais densamente”, explica Prashant Jain, professor de química e co-autor do estudo, em matéria publicada no site da Universidade de Illinois.

Os benefícios de realizar fotossíntese artificial em grande escala seriam enormes, dando-nos uma fonte de energia limpa e auto-sustentável que poderia um dia alimentar nossas casas e carros simplesmente imitando o que plantas e outros organismos fazem naturalmente.

Por causa disso, os cientistas estão procurando uma maneira de aproveitar a energia solar como uma fonte de combustível fotossintética ilimitada, até porque ela também pode fornecer um meio de nos ajudar a reaproveitar o perigoso CO2 atmosférico.

Ouro combustível

A nova pesquisa se baseia em um trabalho anterior liderado por Jain em 2018, no qual o uso de nanopartículas de ouro como um substituto para a clorofila foi estudado. “Os cientistas muitas vezes procuram plantas para obter insights sobre métodos para transformar luz solar, dióxido de carbono e água em combustíveis”, disse Jain na época.

Nesses experimentos, a equipe descobriu que minúsculas partículas esféricas de ouro medindo apenas nanômetros de tamanho poderiam absorver luz verde visível e transferir elétrons e prótons foto-excitados.

Na nova pesquisa, Jain e Sungju Yu, pesquisador de pós-doutorado e autor principal do estudo, usaram os catalisadores metálicos para absorver a luz verde e transferir elétrons e prótons necessários para reações químicas entre o CO2 e a água – preenchendo o papel da clorofila na fotossíntese natural.

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Segundo os pesquisadores, as nanopartículas de ouro funcionam particularmente bem como catalisadores porque suas superfícies interagem favoravelmente com as moléculas de CO2, são eficientes em absorver a luz e não se degradam como outros metais.

Artificial x natural

Existem várias maneiras em que a energia armazenada nas ligações do combustível de hidrocarboneto é liberada. No entanto, o método convencional de combustão acaba produzindo mais CO2 – o que é contraproducente para a noção de colheita e armazenamento de energia solar, afirma Jain.

“Há outros usos potenciais menos convencionais dos hidrocarbonetos criados a partir desse processo. Eles poderiam ser usados ​​para alimentar células de combustível para produzir corrente elétrica e tensão. Existem laboratórios em todo o mundo tentando descobrir como a conversão de hidrocarbonetos em eletricidade pode ser conduzida de forma eficiente”, disse Jain.

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Por mais empolgante que o desenvolvimento desse combustível de CO2 para líquido possa ser para a tecnologia de energia verde, os pesquisadores reconhecem que o processo de fotossíntese artificial de Jain está longe de ser tão eficiente quanto é nas plantas. “Precisamos aprender a ajustar o catalisador para aumentar a eficiência das reações químicas. Então, podemos começar o trabalho duro de determinar como ampliar o processo. E, como qualquer tecnologia de energia não convencional, haverá muitas questões de viabilidade econômica a serem respondidas também”. [Science Alert, Universidade de Illinois]

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