Folha artificial usa energia solar para produzir gua potvel e hidrognio ao mesmo tempo
Energia
Redação do Site Inovação Tecnológica – 16/11/2023
Aqui o dispositivo est fora d’gua, mas ele funciona flutuando.
[Imagem: Chanon Pornrungroj/Ariffin Annuar]
Fotossntese artificial
Em 2022, uma equipe da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, apresentou uma folha artificial que produz combustvel limpo usando com energia solar.
O trabalho progrediu e agora o dispositivo flutuante captura a energia solar que vem de cima e a gua que estiver embaixo – pode ser gua do mar ou at mesmo guas residuais contaminadas – e transforma tudo em hidrognio, um combustvel limpo, e gua purificada.
Na verdade, essa folha artificial aqutica aproveita vrias das inovaes anteriores desenvolvidas pela equipe, que incluem uma folha artificial que produz gs de sntese, um reator solar que gera combustvel limpo e at um novo tipo de fotossntese semi-artificial.
A grande diferena deste novo prottipo em relao s verses anteriores da folha artificial est justamente no fato de que ele funciona a partir de fontes poludas ou de gua do mar, e mesmo assim produz gua potvel ao mesmo tempo, o que o torna uma alternativa para a dessalinizao.
“Em regies remotas ou em desenvolvimento, onde a gua potvel relativamente escassa e a infraestrutura necessria para a purificao da gua no est prontamente disponvel, a diviso da gua extremamente difcil,” disse Ariffin Annuar, membro da equipe. “Um dispositivo que pudesse funcionar usando gua contaminada pode resolver dois problemas ao mesmo tempo: Pode dividir a gua para produzir combustvel limpo e pode produzir gua potvel.”
Esquema de funcionamento da folha artificial.
[Imagem: Chanon Pornrungroj et al. – 10.1038/s44221-023-00139-9]
Imitando uma folha real
Juntar a produo de combustveis solares e a purificao de gua em um nico dispositivo complicado, a comear pela quebra das molculas da gua em hidrognio e oxignio, um processo que normalmente precisa comear com gua totalmente pura porque qualquer contaminante envenena o catalisador e tudo deixa de funcionar rapidamente.
A equipe resolveu este problema depositando um fotocatalisador em uma malha de carbono nanoestruturada que um bom absorvedor de luz e de calor, gerando o vapor d’gua usado pelo fotocatalisador para criar hidrognio. A malha porosa de carbono, tratada para repelir a gua, serviu tanto para ajudar o fotocatalisador a flutuar quanto para mant-lo afastado da gua abaixo, para que contaminantes no interfiram em sua funcionalidade.
Para aproveitar uma parcela maior do espectro solar, a equipe adicionou uma camada absorvedora de raios UV, que ficou responsvel pela produo de hidrognio por meio da quebra das molculas de gua. O restante da luz transmitido para a parte inferior do dispositivo, responsvel por vaporizar a gua.
“Dessa forma, estamos aproveitando melhor a luz – ns obtemos o vapor para a produo de hidrognio e o resto vapor de gua,” disse Chanon Pornrungroj, principal responsvel por estas ltimas inovaes. “Desta forma, estamos realmente imitando uma folha real, j que agora conseguimos incorporar o processo de transpirao.”
Artigo: Hybrid photothermal-photocatalyst sheets for solar-driven overall water splitting coupled to water purification
Autores: Chanon Pornrungroj, Ariffin Bin Mohamad Annuar, Qian Wang, Motiar Rahaman, Subhajit Bhattacharjee, Virgil Andrei, Erwin Reisner
Revista: Nature Water
DOI: 10.1038/s44221-023-00139-9
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