Folhas artificiais atingem 70% de eficiência

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/08/2019

A solução consiste em isolar os dois compartimentos da célula fotoeletroquímica que compõe as folhas artificiais.
[Imagem: Aditya Prajapati/Meng Lin]

Funcionamento de uma folha artificial

As folhas artificiais estão entre as tecnologias mais promissoras para um mundo mais limpo, podendo tanto capturar o dióxido de carbono da atmosfera, quanto transformá-lo em combustíveis limpos, além de gerar energia sob outras formas.

Essas folhas biomiméticas funcionam convertendo o dióxido de carbono em combustível e quebrando a água em oxigênio e hidrogênio, tudo isto usando energia solar. Os dois processos ocorrem simultaneamente, mas um de cada lado de uma célula fotovoltaica: o oxigênio é produzido no lado "positivo" da célula e o combustível é produzido no lado "negativo".

O desafio é aumentar sua eficiência. Os protótipos apresentados até agora convertiam em combustível apenas cerca de 15% do CO2 que capturam, liberando os outros 85% de volta à atmosfera, juntamente com o oxigênio que retiram da água.

A razão para liberar tanto dióxido de carbono de volta à atmosfera tem a ver com o local em que o CO2 entra na célula fotoeletroquímica.

Quando o dióxido de carbono entra na célula, ele viaja através do eletrólito, onde é dissolvido e transformado em ânions de bicarbonato, que então viajam através da membrana até o lado "positivo" da célula, onde o oxigênio é produzido. Este lado da célula tende a ser muito ácido devido à divisão da água em oxigênio e hidrogênio. Quando os ânions de bicarbonato interagem com o eletrólito ácido no lado anódico da célula, o dióxido de carbono é produzido e liberado juntamente com o oxigênio.

Folha artificial de alta eficiência

Meng Lin e colegas das universidades de Illinois e Caltech, nos EUA, solucionaram este problema colocando uma membrana bipolar separando os dois lados da célula fotoeletroquímica. A membrana impede que os ânions bicarbonato atinjam o lado positivo da folha artificial. Com isto, o CO2 fica longe do lado ácido da célula, impedindo que ele escape de volta à atmosfera.

O resultado é que o protótipo de folha artificial construído pela equipe transforma de 60% a 70% do CO2 em combustível, um passo importante para fazer com que essa tecnologia saia dos laboratórios rumo às aplicações reais.

No início deste ano, a equipe havia dado outro passo significativo para tornar as folhas artificiais uma realidade fazendo-as funcionar com o CO2 livre na atmosfera, e não mais retirado de tanques pressurizados.

"Nossas descobertas representam outro passo para tornar as folhas artificiais uma realidade, aumentando a utilização do dióxido de carbono," disse o professor Meenesh Singh, coordenador da equipe.

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