Ny metod skulle vara mycket viktig för att få energi
Du kanske har hört talas om den process genom vilken växter och andra organismer förvandlar solljus till kemisk energi. Tack vare fotosyntes, en process där växter eller alger släpper ut syre (O 2) och konsumerar koldioxid (CO 2), fortsätter livet på jorden att existera. Men tänk om vi artificiellt skulle kunna återge en sådan naturlig metod för att erhålla energi?
En grupp forskare från Institute of Chemistry (IQ) vid State University of Campinas (Unicamp) utvecklade material i nanometrisk skala (miljarder meter) för att försöka utföra fotosyntes konstgjort, med det huvudsakliga syftet att producera energi.
"Baserat på den befintliga kunskapen om det naturliga fotosyntesystem som utförs av växter försöker vi reproducera de viktigaste punkterna för fotosyntetisk funktion i konstgjorda material, för elektrisk energi eller till och med bränsle från solenergi", säger Jackson Dirceu Megiatto Júnior, professor Unicamp's IQ, till Agência FAPESP.
Idén om konstgjord fotosyntes började i början av 1900-talet, men det ansågs endast möjligt för några år sedan, med några vetenskapliga framsteg som gjorde det möjligt i laboratoriet att använda solenergi och vatten för att generera vätgas och syrgas, enligt regissör Megiatto .
Av innovationerna är kanske de viktigaste katalysatormaterialen som påskyndar reaktionerna när de aktiveras av solenergi och bryter vattenmolekylerna i väte och syre.
Kiselsolpaneler har också utvecklats, vilket öppnar upp ett perspektiv för att ansluta dessa fotoaktiva material till konventionella bränsleceller - elektrokemiska celler som omvandlar kemisk energi till elektrisk energi genom att kombinera väte och syrgas för att bilda vattenmolekyler igen. Enligt Dirceu Megiatto är utmaningen att ansluta materialen till en bränslecell. "Om vi kan använda vätgas och syre som produceras av nya material i en bränslecell, kommer det att vara möjligt att generera vatten och elektricitet igen och stänga cykeln för att utföra konstgjord fotosyntes", sa han.
Det finns dock några negativa punkter i att använda kiselplattan som ett material för fotosyntes: höga kostnader och svår hantering för att uppnå önskad renhet.
Alternativ till kisel
Ett alternativ av naturligt material försöktes för att producera konstgjord fotosyntes, eftersom kiselsolpaneler inte var möjliga vid den tiden. Unicamp's IQ sökte detta alternativ i naturen. Det finns ingen bättre katalysator än klorofyll, ett pigment som förutom att ge grön färg, också används naturligt av växter för fotosyntes. ”Dessa molekyler är naturens väg ut för att kunna absorbera solenergi. Deras kemiska syntesprocess är dock svår och dyr ”, kommenterade Megiatto.
Därför skapades en konstgjord klorofyll, kallad porfyrin. Det är lättare att använda och har en kemisk stabilitet som naturlig klorofyll inte erbjuder.
”Dessa material, när de är anslutna till katalysatorer, har varit mycket lovande för omvandling av solenergi till kemisk energi genom oxidation av vattenmolekyler, men just nu studeras de bara i vattenlösning och inte i en fotosyntetisk anordning. riktigt, sade Megiatto.
Nu är målet att bilda en fotoaktiv polymerfilm med de genererade molekylerna för att utveckla ett fast material och deponera dem på metall- och halvledarplattor (elektroder) som är nödvändiga för att en solcell ska fungera.
”Den kunskap som förvärvats i detta projekt kan också användas i jordbruksforskning för att öka utbytet av växter som används för produktion av biodrivmedel”, avslutade Megiatto.
Källa: Agência Fapesp
