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Cientistas conseguem finalmente criar uma fotossíntese artificial viável


O Professor de Química da Universidade da Flórida Central, EUA, Fernando Uribe-Romo, junto com colaboradores, conseguiu recentemente alcançar algo procurado há muito tempo pelos cientistas: criar um processo químico que adapta a fotossíntese realizada pelas plantas de forma prática e utilizando materiais de fácil acesso!

Uribe-Romo conseguiu ativar um processo de fotossíntese (síntese orgânica a partir de energia transmitida por fótons, partículas que compõem a luz/ondas eletromagnéticas) em um material sintético, transformando dióxido de carbono (CO2) em moléculas reduzidas que podem servir de combustível. Além de tirar o principal gás estufa da atmosfera - com potencial de contribuir para o atenuamento do aquecimento global - o processo de "limpeza" do ar ainda gera energia útil, tudo ativado apenas com a energia solar.



O grande desafio enfrentado pelos cientistas nessa área é encontrar um modo de fazer a luz visível ativar reações químicas de interesse. Os raios ultravioletas (UV) possuem energia suficiente para permitir reações químicas visadas em materiais comuns, como o dióxido de titânio, mas o UV compreende apenas uma pequena parte - em termos de energia total - do espectro luminoso do Sol (cerca de 4% da luz solar que atinge a Terra). O espectro visível - que vai do violeta até o vermelho - representa a maior parte da energia eletromagnética presente nos raios solares, mas existem poucos materiais que conseguem captar energia nessas frequências de onda para permitir reações químicas que transformem dióxido de carbono em compostos orgânicos úteis.

Anteriormente, pesquisadores já tinham tentado isso com uma variedade de materiais, mas aqueles que conseguem absorver luz visível tendem a ser muito raros e caros, como a platina, rênio e irídio, o que faz o processo ser muito custoso e não rentável. Agora, Uribe-Romo conseguiu ultrapassar essa limitação com a ajuda de um material sintético da classe dos MOFs (Metal-Organic Frameworks, ou, traduzindo, Armações Organometálicas). O MOF utilizado foi o MIL-125, e este, ao receber luz azul, quebra as moléculas de dióxido de carbono em materiais orgânicos reutilizáveis (formato e formamida, no caso, estes os quais podem ser oxidados ou utilizados para outros processos químicos). Na fotossíntese, as plantas capturam energia solar com a ajuda de pigmentos chamados de clorofila (tipos a e b), estes os quais absorvem luz visível mais no azul e no vermelho, refletindo uma maior quantidade de verde (por isso boa parte das folhas de plantas são verdes).

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Uribe-Romo usou titânio - um metal não-tóxico comum - e adicionou moléculas orgânicas diferenciadas junto ao óxido desse metal que agem como "antenas" de captação de luz para ver se a configuração funcionaria. Essas moléculas, chamadas de N-alquila-2-aminotereftalatos, podem ser usadas para absorver específicos comprimentos de onda da luz visível quando incorporadas em um MOF. No caso do novo estudo, essa sincronização permitiu a absorção da cor azul, via testes com várias variações radicalares no MIL-125. A fonte dessa faixa de comprimentos de onda veio de uma lâmpada de LED, a qual serviu para imitar a intensidade da faixa do azul proveniente do Sol. Todo o arranjo fotorreator metálico-orgânico foi construído em um cilindro e o LED disposto no seu interior (imagem de capa).


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Observando experimentalmente todos os MIL-125 sintetizados, as reações de fotorredução do dióxido de carbono renderam uma maior rendimento à medida que o tempo do estado excitado aumentava, particularmente com substituintes secundários N-alquilas (isopropil, ciclopentil e ciclohexil), com a transferência de elétron do titânio oxidado (+3) para o dióxido de carbono sendo o passo limitante da fotorredução. Em especial, o MIL-125-NHCip (Cip = ciclopentil) exibiu um pequeno bandgap (E = 2,30 eV) e um longo estado excitado (68,8 nanossegundos) - junto com um alto rendimento quântico -, representando um promissor material para uso industrial.

Agora, o pesquisador que ver se outras faixas de comprimentos de onda da luz visível também podem ativar a reação com ajustes no material sintético. Se funcionar, o processo pode ser um impactante modo de ajudar a reduzir a emissão de gases do esfeito estufa, ao aproveitar ao máximo o espectro de luz solar.

"A ideia seria instalar tais fotorreatores para capturar grandes quantidades de dióxido de carbono sendo emitidos, como próximo de uma usina termoelétrica. Os gases sendo produzidos na queima de materiais orgânicos na usina - maior parte dióxido de carbono - seriam sugados para grandes fotorreatores onde o CO2 seria reduzido e reciclado, gerando produtos que poderiam ser usados pela usina para a produção de mais energia, aumentando o lucro energético e ainda limpando o ar", disse Uribe-Romo.

Se tudo der certo, essa revolucionária nova tecnologia pode estar presente, futuramente, nos lares das pessoas, onde cada cidadão poderia produzir uma energia extra para a casa e ainda ajudando na limpeza do ar. Bem, mas por enquanto, invista em cultivar mais plantas em sua casa. Já é uma boa ajuda.

Artigo Recomendado: Aquecimento Global: Uma Problemática Verdade


Publicação do estudo: PUBS

Referência adicional: YouTube

Cientistas conseguem finalmente criar uma fotossíntese artificial viável Cientistas conseguem finalmente criar uma fotossíntese artificial viável Reviewed by Saber Atualizado on dezembro 28, 2017 Rating: 5

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