Cientista inventa forma de desencadear fotossíntese artificial para limpar o ar

A ativação da fotossíntese em materiais artificiais pode gerar combustível solar e limpar emissões de CO2

Fotossíntese artificial
Imagem: Bernard Wilchusky

Um professor de química Universidade Central da Flórida (UCF), nos Estados Unidos, acaba de encontrar uma maneira de desencadear o processo de fotossíntese em um material sintético, transformando gases de efeito estufa em ar limpo e produzindo, ao mesmo tempo, energia. O processo tem um grande potencial e poderia servir para a criação de uma tecnologia que reduziria significativamente a emissão de gases de efeito estufa ligados à mudança climática enquanto produziria energia limpa.

"Este trabalho é um avanço", disse o professor-adjunto da UCF, Fernando Uribe-Romo. "A adaptação de materiais que absorvem uma cor específica da luz é muito difícil do ponto de vista científico, mas do ponto de vista social estamos contribuindo para o desenvolvimento de uma tecnologia que pode ajudar a reduzir os gases de efeito estufa", completou.

Os resultados de sua pesquisa foram publicados no Journal of Materials Chemistry. Uribe-Romo e sua equipe de estudantes criaram uma maneira de desencadear uma reação química em um material sintético chamado estrutura de metal-orgânica (metal-organic framework - MOF, em inglês) que quebra o dióxido de carbono em materiais orgânicos inofensivos. Pense nisso como um processo de fotossíntese artificial semelhante à forma como as plantas convertem dióxido de carbono (CO2) e luz solar em alimento. Mas, em vez de produzir alimentos, o método de Uribe-Romo produz combustível solar.

Desafio

É algo que os cientistas de todo o mundo vêm perseguindo há anos, mas o desafio é encontrar uma maneira de a luz visível desencadear a transformação química. Os raios ultravioleta têm energia suficiente para permitir a reação em materiais comuns, como o dióxido de titânio, mas os UVs representam apenas cerca de 4% da luz que a Terra recebe do sol. A faixa visível - os comprimentos de onda violeta a vermelho - representam a maioria dos raios solares, mas há poucos materiais que captam essas cores claras para criar a reação química que transforma o CO2 em combustível.

Os pesquisadores têm tentado com uma grande variedade de materiais, mas os que podem absorver a luz visível tendem a ser raros e caros, como platina, rênio e irídio que fazem o custo do processo proibitivo. Uribe-Romo usou titânio, um metal comum não tóxico, e adicionou moléculas orgânicas que agem como antenas de colheita de luz para ver se essa configuração funcionaria. As moléculas de antena de colheita de luz, chamadas N-alquil-2-aminotereftalatos, podem ser projetadas para absorver cores específicas de luz quando incorporadas na MOF.

No caso específico, ele as sincronizou para a cor azul. Sua equipe montou um fotorreator LED azul para testar a hipótese. Quantidades previamente estabelecidas de dióxido de carbono foram alimentando lentamente o fotorreator - um cilindro azul brilhante que se parece com uma câmara de bronzeamento - para ver se a reação ocorreria. A luz azul brilhante veio de tiras de luzes LED dentro da câmara do cilindro e imitou o comprimento de onda azul do sol. Funcionou e a reação química transformou o CO2 em duas formas reduzidas de carbono, formiato e formamidas (dois tipos de combustível solar) e no processo de limpeza do ar.

"O objetivo é continuar a aperfeiçoar a abordagem para que possamos criar maiores quantidades de carbono reduzido, de modo que seja mais eficiente", disse Uribe-Romo.Ele quer ver se os outros comprimentos de onda da luz visível também podem desencadear a reação com ajustes no material sintético. Se funcionar, o processo poderia ser uma forma significativa de ajudar a reduzir a quantidade dos gases de efeito estufa. "A ideia seria montar estações que capturam grandes quantidades de CO2, como em locais próximos de uma usina de energia, e o gás seria sugado para a estação, passando pelo processo e reciclando os gases de efeito estufa enquanto produziria energia que seria colocada de volta na usina."

Quem sabe um dia a tecnologia pode se popularizar de modo que pessoas comuns pudessem comprar telhas feitas do material e instalar em suas casas, o que limparia o ar no bairro enquanto produziria energia que poderia ser usada para alimentar suas casas."Isso levaria novas tecnologias e infra-estrutura decolarem", disse Uribe-Romo.


Fonte: Phys.org e Journal of Materials Chemistry A


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