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As plantas usam a fotossíntese para colher energia da luz solar. Agora, pesquisadores da Universidade Técnica de Munique (TUM) aplicaram esse princípio como base para o desenvolvimento de novos processos sustentáveis que, no futuro, poderão produzir syngas (gás sintético) para a indústria química em larga escala e ser capaz de carregar baterias.
Syngas, uma mistura de monóxido de carbono e hidrogênio, é um importante produto intermediário na fabricação de muitos materiais químicos iniciais, como amônia, metanol e combustíveis de hidrocarbonetos sintéticos. “Atualmente, o Syngas é feito quase exclusivamente com matérias-primas fósseis”, diz o Prof. Roland Fischer, da cadeira de Química Inorgânica e Organometálica.
Um pó amarelo, desenvolvido por uma equipe de pesquisa liderada por Fischer, vai mudar tudo isso. Os cientistas foram inspirados pela fotossíntese, o processo que as plantas usam para produzir energia química a partir da luz. “A natureza precisa de dióxido de carbono e água para a fotossíntese”, diz Fischer. O nanomaterial desenvolvido pelos pesquisadores imita as propriedades das enzimas envolvidas na fotossíntese. A “nanozima” produz gás de síntese usando dióxido de carbono, água e luz de maneira semelhante.
Registrar valores para eficiência
Dr. Philip Stanley, que abordou o tema como parte de sua tese de doutorado, explica: “Uma molécula assume a função de uma antena de energia, análoga a uma molécula de clorofila nas plantas. A luz é recebida e os elétrons são repassados para uma reação centro, o catalisador.” O aspecto inovador do sistema dos pesquisadores: agora existem dois centros de reação que estão ligados à antena. Um desses centros converte dióxido de carbono em monóxido de carbono, enquanto o outro transforma água em hidrogênio. O grande desafio do projeto foi dispor a antena, o mecanismo de passagem dos elétrons e os dois catalisadores, de forma que o maior rendimento possível fosse obtido da luz.
E a equipe conseguiu isso. “Com 36%, nosso rendimento energético da luz é espetacularmente alto”, diz Stanley. “Conseguimos converter até um terço dos fótons em energia química. Os sistemas anteriores muitas vezes atingiam, na melhor das hipóteses, cada décimo fóton. Esse resultado aumenta a esperança de que a realização técnica possa tornar os processos químicos industriais mais sustentáveis.”
Acumulador de fotos para armazenar cargas
Em um projeto separado, os pesquisadores estão trabalhando em outro material que usa a energia da luz do sol – mas, neste caso, a armazena como energia elétrica. “Uma possível aplicação futura poderia ser baterias que são carregadas pela luz solar, sem o desvio pela tomada de parede”, diz Fischer.
Os pesquisadores usaram componentes semelhantes aos da nanozima ao desenvolver esses fotoacumuladores. Aqui também o próprio material absorve fótons da luz incidente. Mas, em vez de servir como catalisador para uma reação química, o receptor de energia está tão integrado à estrutura que permanece nesse estado, tornando possível o armazenamento dos elétrons por um período de tempo mais longo. Os pesquisadores demonstraram a viabilidade do sistema no laboratório.
“Existem duas maneiras de fazer uso direto da energia solar”, resume o Dr. Julien Warnan, líder do grupo de fotocatálise. “Ou colhemos energia elétrica dele ou usamos a energia para impulsionar reações químicas. E esses dois sistemas, ambos baseados no mesmo princípio, mostram que tivemos sucesso experimentalmente.”
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