Fotossntese artificial fica 10 vezes mais eficiente

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 21/11/2022

Fotossntese artificial

Uma das opes mais cativantes para migrarmos para fontes de energia limpa est no conceito da fotossntese artificial, que prope retrabalhar o sistema de uma planta para produzir nossos prprios tipos de combustveis.

Infelizmente, o Ctrl-C – Ctrl-V no funciona aqui: A maquinaria qumica em uma nica folha incrivelmente complexa e no to fcil de domar para nossos prprios propsitos.

Alm disso, a fotossntese natural cria carboidratos, que so timos para abastecer nossas clulas, mas no nossos carros, que precisam de energia muito mais concentrada. Assim, alm de copiar o processo, ser necessrio reprojet-lo para criar combustveis mais densos em energia, como etanol ou metano.

Uma nova esperana surgiu agora pelas mos de Guangxu Lan e colegas da Universidade de Chicago, nos EUA.

Lan desenvolveu um novo sistema para fotossntese artificial que 10 vezes mais produtivo do que os sistemas artificiais apresentados at agora.

Embora haja um longo caminho a percorrer para que a tcnica possa ser usada para abastecer seu carro ou fornecer matrias-primas para a indstria qumica, o mtodo d aos cientistas uma nova direo a explorar e pode ser til a curto prazo para a produo de outros produtos qumicos que no combustveis.

“Esta uma melhoria gigantesca em relao aos sistemas existentes, mas to importante quanto. Fomos capazes de estabelecer um entendimento muito claro de como esse sistema artificial funciona no nvel molecular, algo que no havia sido alcanado antes,” disse Wenbin Lin, coordenador da equipe.

Fotossntese artificial com aminocidos

Na natureza, a fotossntese realizada por vrias montagens muito complexas de protenas e pigmentos. Eles absorvem gua e dixido de carbono, quebram as molculas e reorganizam os tomos para produzir carboidratos – uma longa cadeia de compostos hidrognio-oxignio-carbono.

Os cientistas, no entanto, precisam retrabalhar as reaes para produzir um arranjo molecular diferente, apenas com hidrognio em torno de um ncleo de carbono, formando metano (CH4). Parece simples, mas inmeras equipes vm trabalhando nisso h dcadas.

A grande ideia de Lan consistiu em adicionar algo que os sistemas de fotossntese artificial at hoje no incluam: Aminocidos.

Ele comeou com um tipo de material chamado estrutura metal-orgnica, ou MOF, uma classe de compostos formados por ons metlicos mantidos juntos por molculas orgnicas de ligao. Esses materiais so tipicamente muito porosos, ento a equipe criou uma verso com uma nica camada, a fim de fornecer a rea de superfcie mxima para reaes qumicas.

O MOF foi colocado em uma soluo que inclua um composto de cobalto para transportar eltrons, e ento a equipe comeou a adicionar diferentes aminocidos, tentando descobrir qual funcionava melhor.

At o momento eles conseguiram uma receita que j garante 10 vezes mais eficincia do que os sistemas anteriores. Ainda mais importante, contudo, que a equipe conseguiu fazer melhorias em ambas as metades da reao: O processo que separa a gua e o que adiciona eltrons e prtons ao dixido de carbono. Em ambos os casos, os aminocidos ajudaram a reao a ser mais eficiente.

A descoberta tambm pode ser amplamente aplicada a outras reaes qumicas. preciso produzir muito combustvel para fazer a diferena no balano energtico, mas quantidades muito menores de algumas molculas, como os materiais de partida para fazer medicamentos e nylons, entre outros, podem ser teis imediatamente.

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