Os cientistas desenvolveram uma nova maneira de conseguir a fotossíntese artificial, produzindo hidrocarbonetos de alta energia aproveitando as nanopartículas de ouro ricas em elétrons como catalisador.
Na fotossíntese , as plantas convertem a energia da luz solar em glicose, reorganizando moléculas de água e dióxido de carbono. O novo processo imita essa habilidade natural por meio de manipulações químicas que criam combustível líquido, sem exigir clorofila .
"O objetivo aqui é produzir hidrocarbonetos complexos e liquefeitos a partir do excesso de CO2 e outros recursos sustentáveis, como a luz solar", diz o químico Prashant Jain, da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign.
"Os combustíveis líquidos são ideais porque são mais fáceis, seguros e econômicos de transportar do que o gás".
Os benefícios de realizar fotossíntese artificial em 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 por padrão.
Prashant Jain, à esquerda, e co-autor Sungju Yu. (Fred Zwicky)
Por causa disso, cientistas de todo o mundo estão continuamente procurando como aproveitar a energia solar como uma fonte de combustível fotossintética ilimitada, até porque ela também pode fornecer um meio de nos ajudar a reaproveitar CO2 atmosférico nocivo .
A nova pesquisa de Jain se baseia em trabalhos anteriores que ele liderou em 2018, investigando o uso de nanopartículas de ouro como um substituto para a clorofila - um pigmento que atua como um catalisador na fotossíntese natural , ajudando a conduzir a reação química.
"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.
O novo estudo vai além com a mesma técnica, convertendo CO2 em moléculas combustíveis de hidrocarbonetos complexos - incluindo propano e metano - que são sintetizados pela combinação de luz verde com as nanopartículas de ouro em um líquido iônico.
"Nessa abordagem, a excitação plasmonica de nanopartículas [de ouro] produz um ambiente rico em carga na interface nanopartícula / solução propícia para a ativação de CO2", explicam os pesquisadores em seu trabalho , enquanto um líquido iônico estabiliza intermediários carregados formados nessa interface. facilitando a redução em várias etapas e o acoplamento C-C. "
(Sungju Yu / Jain Lab / Universidade de Illinois em Urbana-Champaign)
Acima: As nanopartículas de ouro emprestam elétrons para converter moléculas de CO2 vermelho e cinza em moléculas de combustível de hidrocarboneto.
Além do propano e do metano, o método também permite que o etileno, o acetileno e o propeno sejam fotossintetizados - arranjos moleculares complexos que poderiam, um dia, possibilitar o armazenamento de energia viável em células a combustível.
"Como são feitos de moléculas de cadeia longa, os combustíveis líquidos contêm mais ligações" , diz Jain , "o que significa que eles acumulam energia mais densamente".
Ainda assim, como com outros métodos usados para gerar fotossíntese artificial, a praticidade do avanço dependerá, em última instância, de sua eficiência - e de sua capacidade de ser implementada no mundo real.
Nessa frente, os pesquisadores reconhecem que agora precisam refinar a capacidade das nanopartículas de ouro para impulsionar essas conversões químicas e investigar como potenciais aplicativos futuros podem funcionar em escala.
"Ainda há um longo caminho a percorrer", explicou Jain em 2018 .
"Acho que precisaremos de pelo menos uma década para encontrar tecnologias práticas de fixação de CO2, fixação de CO2 e formação de combustível que sejam economicamente viáveis.
"Mas todo insight sobre o processo melhora o ritmo no qual a comunidade de pesquisa pode se mover."
As descobertas são relatadas na Nature Communications .
Nenhum comentário:
Postar um comentário