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Fotossíntese artificial sustentável está a 0,2 V da realidade

Fotossíntese artificial sustentável está a 0,2 V da realidade
A equipe obteve seus resultados revestindo hematita - um óxido de ferro semelhante à ferrugem - com óxido de ferro-níquel, uma liga de baixo custo largamente utilizada na indústria. [Imagem: Angewandte Chemie]

Enquanto a fotossíntese natural sustenta a vida na Terra, a esperança é que a fotossíntese artificial possa sustentar todas as necessidades de energia da civilização humana.

"Os painéis solares podem coletar energia, mas o armazenamento economicamente viável ainda é uma incógnita. Estamos tentando copiar uma ideia da Mãe Natureza, onde a fotossíntese produz energia a partir do Sol e a armazena," explica Dunwei Wang, da Universidade de Boston, nos Estados Unidos.

Oxidação e redução

Em uma série de avanços em seus esforços para desenvolver um meio econômico de realizar a fotossíntese artificial, a equipe de Wang conseguiu diminuir drasticamente a diferença de tensão entre os dois processos cruciais de oxidação e redução.

A fotossíntese natural consiste de dois processos: a oxidação produz o oxigênio, enquanto a redução produz moléculas orgânicas.

Wang explica que a fotossíntese artificial, também conhecida como quebra da molécula da água, tenta copiar estas duas reações usando um fotoanodo para oxidar a água e um fotocatodo, ou para reduzir a água para a produção de hidrogênio, ou para reduzir o dióxido de carbono para criar moléculas orgânicas.

Mas os experimentos em laboratório têm-se deparado com uma diferença na tensão necessária para um dos dois lados da reação. Em essência, a oxidação e a redução exigem de 1,2 a 1,3 volts combinados para obter a carga necessária para alimentar a fotossíntese artificial.

Até agora, essa lacuna só havia sido preenchida usando materiais raros e caros - proibitivamente caros para qualquer aplicação prática.

Ferrugem útil

Agora, Wang e seus colegas se aproximaram muito do objetivo usando apenas óxido de ferro, a mesma ferrugem que cresce quando o metal é exposto ao tempo.

A tensão obtida representa um aumento de 50% em relação aos melhores resultados anteriores, deixando a fotossíntese artificial prática a apenas 0,2 volt de se tornar realidade.

A equipe obteve seus resultados revestindo hematita - um óxido de ferro semelhante à ferrugem - com óxido de ferro-níquel, uma liga de baixo custo largamente utilizada na indústria.

"Nosso sistema, feito de oxigênio, silício e ferro - três dos quatro elementos mais abundantes na Terra - fornece mais de 1 volt," disse Wang. "Agora, são apenas dois décimos de volt faltando no fotoanodo. Isso é uma redução significativa da diferença."

Ele acrescenta que preencher o hiato é algo totalmente dentro do alcance, particularmente porque outras equipes já fizeram isso usando sistemas diferentes, mas não tão baratos.

Bibliografia:

Hematite-Based Water Splitting with Low Turn-On Voltages
Chun Du, Xiaogang Yang, Matthew T. Mayer, Henry Hoyt, Jin Xie, Gregory McMahon, Gregory Bischoping, Dunwei Wang
Angewandte Chemie
Vol.: Article first published online
DOI: 10.1002/anie.201306263




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