Uma equipa de investigadores da Universidade de Basileia, na Suíça, criou uma molécula essencial para a fotossíntese artificial, o processo de conversão da luz solar em energia armazenada.
A descoberta, apresentada num artigo publicado nesta segunda-feira (25) na revista Nature Chemistry, resolve um problema importante da fotossíntese artificial: a necessidade de armazenar múltiplas cargas. A molécula recém criada pode simultaneamente manter duas cargas positivas e duas negativas, no que os investigadores consideram ser um passo significativo em direcção às tecnologias de energia sustentável.
A fotossíntese, a base da maioria da vida na Terra, permite às plantas transformar dióxido de carbono em hidratos de carbono usando a luz solar. Esta energia é depois transmitida ao longo da cadeia alimentar quando os animais consomem plantas e outros animais, libertando dióxido de carbono de volta para a atmosfera no processo.
As fontes de energia industriais modernas, no entanto, geram enormes quantidades de dióxido de carbono sem um mecanismo comparável para o reciclar, levando a um excesso de gases de efeito de estufa.
Os investigadores pretendem imitar a natureza, aproveitando a luz solar para produzir combustíveis solares de alta energia e neutros em carbono, incluindo hidrogénio, metanol e gasolina sintética. O objectivo da equipa, liderada pelo professor Oliver Wenger, do Departamento de Química da Universidade de Basileia, é replicar a fotossíntese, garantindo que os combustíveis libertem apenas o carbono necessário para a sua produção.
Sob irradiação de luz, a molécula recém-criada armazenou com sucesso quatro cargas, um precursor crucial para a conversão de energia. O próximo passo será usar essa energia armazenada para impulsionar reacções como a divisão da água em hidrogénio e oxigénio.
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“Investigações anteriores requeriam luz laser extremamente forte, o que estava longe da visão da fotossíntese artificial”, destaca Brändlin
De acordo com o portal Zap Aeiou, a molécula projetcada pelos autores do estudo é composta por cinco partes ligadas, cada uma com uma função específica.
No seu núcleo, encontra-se uma secção responsável por absorver a luz solar e iniciar o processo de transferência de electrões. De um lado, duas unidades capturam electrões e ganham cargas negativas, enquanto do outro, dois segmentos libertam electrões, criando cargas positivas. Quando exposta a um par de flashes de luz, a molécula produz as quatro cargas num processo de duas etapas.
O primeiro impulso de luz desencadeia as reacções geradoras de energia, criando uma carga positiva e negativa, que depois viajam para as extremidades opostas da molécula. Com outro flash, a reacção repete-se, carregando a molécula com duas cargas negativas e duas positivas.
“Esta excitação gradual torna possível usar luz significativamente mais fraca. Como resultado, já nos estamos a aproximar da intensidade da luz solar”, explica Mathis Brändlin, estudante de doutoramento da Universidade de Basileia e primeiro autor do estudo.
“Investigações anteriores requeriam luz laser extremamente forte, o que estava longe da visão da fotossíntese artificial”, destaca Brändlin. “As cargas na molécula permanecem estáveis tempo suficiente para serem usadas para outras reacções químicas.”
“Identificámos e implementámos uma peça importante do puzzle, que pode ajudar a abrir novas perspectivas para um futuro energético sustentável”, conclui Oliver Wenger.
