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Fotossíntese Artificial: Uma Máquina Que Se Aprimora Sozinha

30/07/2021

Fotossíntese Artificial: Uma Máquina Que Se Aprimora Sozinha

A maioria dos dispositivos de fotossíntese artificial perde eficiência com o passar do tempo. Agora, foi criada uma máquina que faz o contrário: quanto mais tempo passa, melhor ela fica.

As plantas são seres vivos que, como todos os demais, precisam de energia para crescer, se reproduzir e continuar existindo. A maior parte delas se alimenta por meio da fotossíntese, usando energia solar para converter água e gás carbônico em energia química útil à vida.

Agora, cientistas estão cada vez mais próximos de disponibilizar um dispositivo de fotossíntese artificial capaz de realizar a mesma proeza, transformando luz solar e água em combustível limpo de hidrogênio para alimentar nossos carros, casas e muitas outras utilidades.

Primeiramente, cabe entender o que é fotossíntese artificial: as células solares já nos permitem converter luz solar em eletricidade. As máquinas de fotossíntese artificial, no entanto, usam a luz solar para transformar água e dióxido de carbono em combustíveis líquidos, como o hidrogênio e o etanol. Tais combustíveis podem ser armazenados mais facilmente do que a eletricidade e usados de formas variadas, tornando-se candidatos perfeitos para substituir os combustíveis fósseis, como óleo e gás.

Os pesquisadores têm avaliado o potencial da fotossíntese artificial por mais de um século e, nos anos 80, um grupo demonstrou um dispositivo que usava a luz solar para partir a água em hidrogênio e oxigênio.

Desde então, muitos outros têm apresentado diferentes soluções tecnológicas, mas nenhuma viável para produção em massa, normalmente porque os materiais empregados ou tinham apenas alta durabilidade ou apenas muita eficiência, num cenário em que ambas as características são necessárias.

Em 2018, uma equipe liderada pelo pesquisador Zetian Mi, da McGill University, revelou um dispositivo de fotossíntese artificial promissor, capaz de transformar água doce ou salgada em hidrogênio com eficiência estável de cerca de 3% (o recorde anterior era de 1%).

Foi um grande avanço, mas ainda insuficiente para a comercialização, uma marca de 5% de acordo com o Departamento de Energia dos Estados Unidos.

O mesmo cientista, agora na Universidade de Michigan, fez uma parceria com o Lawrence Berkeley National Laboratory para conseguir visualizar, através de técnicas avançadas de captura de imagens, de onde vinham seus adicionais 2% de eficiência. Seu intuito era que a observação contribuísse para o desenvolvimento e construção de dispositivos de fotossíntese artificial mais econômicos, mas a iniciativa acabou levando a uma descoberta surpreendente. Ao invés de se tornar menos eficiente e estável após algumas horas de funcionamento, como a maioria das tecnologias concorrentes, quanto mais trabalhava, seu dispositivo se tornava mais eficiente e estável.

Com base nas imagens, foi possível observar que um dos materiais empregados, um semicondutor barato, conhecido como nitreto de gálio, absorve parte do oxigênio que é produzido a partir da água. Tal oxigênio cria mais áreas no próprio nitreto de gálio para a produção de hidrogênio.

Agora, o plano dos pesquisadores é usar este conhecimento para desenvolver um equipamento de fotossíntese artificial ainda mais eficiente; seu objetivo final é atingir de 20 a 30% de eficiência, um patamar bem superior ao mínimo de 5% necessário para a comercialização.

Zetian Mi diz que a colaboração ajudou a identificar os mecanismos fundamentais que explicam por que este material se torna mais robusto e eficiente ao invés de se degradar, guiando-nos na direção de soluções mais eficientes e econômicas.

 

Fonte: Freethink.com

Photos by Fakurian Design and Maros Misove on Unsplash

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