Imitando as plantas: fotossíntese artificial cria combustível líquido limpo.

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.

“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.

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.

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]

Fonte: Hypescience