Amb nous materials, es realitza la fotosíntesi artificial

El nou mètode seria molt important per obtenir energia

És possible que hagis sentit parlar del procés pel qual les plantes i alguns altres organismes transformen la llum solar en energia química. Gràcies a la fotosíntesi, procés en què les plantes o les algues alliberen oxigen (O 2 ) i consumeixen diòxid de carboni (CO 2 ), la vida a la Terra continua existint. Però, i si poguéssim reproduir artificialment un mètode tan natural per obtenir energia?

Un grup d'investigadors de l'Institut de Química (IQ) de la Universitat Estatal de Campinas (Unicamp) van desenvolupar materials a escala nanomètrica (mil·milionèsima part d'un metre) per intentar dur a terme la fotosíntesi de manera artificial, amb la finalitat principal de produir energia.

"A partir dels coneixements existents sobre el sistema de fotosíntesi natural que duen a terme les plantes, estem intentant reproduir els punts essencials per a la funció fotosintètica en materials artificials, per a l'electricitat o fins i tot el combustible procedent de l'energia solar", va dir Jackson Dirceu Megiatto Júnior, professor de IQ d'Unicamp, a l'Agència FAPESP.

La idea de la fotosíntesi artificial va començar a principis del segle XX, però només es va considerar possible fa uns anys, amb alguns avenços científics que van permetre, al laboratori, utilitzar l'energia solar i l'aigua per generar gasos d'hidrogen i oxigen. , segons el director Megiatto .

De les innovacions, potser la principal són els materials catalitzadors que acceleren les reaccions quan són activats per l'energia solar, trencant les molècules d'aigua en hidrogen i oxigen.

També s'han desenvolupat panells solars de silici, que obren la possibilitat de connectar aquests materials fotoactius a les piles de combustible convencionals: cèl·lules electroquímiques que converteixen els productes químics en energia elèctrica combinant gasos d'hidrogen i oxigen per tornar a formar molècules d'aigua. Segons Dirceu Megiatto, el repte és connectar els materials a una pila de combustible. "Si som capaços d'utilitzar l'hidrogen i l'oxigen produïts per nous materials en una pila de combustible, serà possible tornar a generar aigua i electricitat i tancar el cicle de realització de la fotosíntesi artificial", va dir.

No obstant això, hi ha alguns inconvenients en utilitzar la placa de silici com a material per a la fotosíntesi: costos elevats i maneig difícil per aconseguir la puresa desitjada.

Alternativa al silici

Es va buscar un material natural alternatiu per produir la fotosíntesi artificial, ja que els panells solars de silici no eren viables en aquell moment. El coeficient intel·lectual d'Unicamp va buscar aquesta alternativa en la pròpia naturalesa. No hi ha millor catalitzador que la clorofil·la, un pigment que, a més de donar-li un color verd, també és utilitzat de manera natural per les plantes per a la fotosíntesi. “Aquestes molècules són la sortida de la natura per poder absorbir l'energia solar. El seu procés de síntesi química, però, és difícil i car”, va comentar Megiatto.

Per tant, es va crear una clorofil·la artificial, anomenada porfirina. És més fàcil d'utilitzar i té una estabilitat química que la clorofil·la natural no proporciona.

"Aquests materials, quan es connecten a catalitzadors, han demostrat ser molt prometedors per a la transformació de l'energia solar en energia química mitjançant l'oxidació de molècules d'aigua, però, de moment, només s'estan estudiant en solució aquosa i no en una fotosintètica. dispositiu real", va dir Megiatto.

Ara l'objectiu és formar una pel·lícula polimèrica fotoactiva amb les molècules generades, per tal de desenvolupar un material sòlid, i dipositar-les sobre plaques metàl·liques i semiconductors (elèctrodes), necessàries per al funcionament d'una cèl·lula solar.

“Els coneixements adquirits en aquest projecte també es poden aplicar a la recerca agrícola per augmentar el rendiment de les plantes utilitzades per a la producció de biocombustibles”, va concloure Megiatto.

Font: Agència FAPESP