Folha artificial produz água potável e hidrogênio ao mesmo tempo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/11/2023

Aqui o dispositivo está fora d'água, mas ele funciona flutuando.
[Imagem: Chanon Pornrungroj/Ariffin Annuar]

Fotossíntese artificial

Em 2022, uma equipe da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, apresentou uma folha artificial que produz combustível limpo usando com energia solar.

O trabalho progrediu e agora o dispositivo flutuante captura a energia solar que vem de cima e a água que estiver embaixo - pode ser água do mar ou até mesmo águas residuais contaminadas - e transforma tudo em hidrogênio, um combustível limpo, e água purificada.

Na verdade, essa folha artificial aquática aproveita várias das inovações anteriores desenvolvidas pela equipe, que incluem uma folha artificial que produz gás de síntese, um reator solar que gera combustível limpo e até um novo tipo de fotossíntese semi-artificial.

A grande diferença deste novo protótipo em relação às versões anteriores da folha artificial está justamente no fato de que ele funciona a partir de fontes poluídas ou de água do mar, e mesmo assim produz água potável ao mesmo tempo, o que o torna uma alternativa para a dessalinização.

"Em regiões remotas ou em desenvolvimento, onde a água potável é relativamente escassa e a infraestrutura necessária para a purificação da água não está prontamente disponível, a divisão da água é extremamente difícil," disse Ariffin Annuar, membro da equipe. "Um dispositivo que pudesse funcionar usando água contaminada pode resolver dois problemas ao mesmo tempo: Pode dividir a água para produzir combustível limpo e pode produzir água potável."

Esquema de funcionamento da folha artificial.
[Imagem: Chanon Pornrungroj et al. - 10.1038/s44221-023-00139-9]

Imitando uma folha real

Juntar a produção de combustíveis solares e a purificação de água em um único dispositivo é complicado, a começar pela quebra das moléculas da água em hidrogênio e oxigênio, um processo que normalmente precisa começar com água totalmente pura porque qualquer contaminante envenena o catalisador e tudo deixa de funcionar rapidamente.

A equipe resolveu este problema depositando um fotocatalisador em uma malha de carbono nanoestruturada que é um bom absorvedor de luz e de calor, gerando o vapor d'água usado pelo fotocatalisador para criar hidrogênio. A malha porosa de carbono, tratada para repelir a água, serviu tanto para ajudar o fotocatalisador a flutuar quanto para mantê-lo afastado da água abaixo, para que contaminantes não interfiram em sua funcionalidade.

Para aproveitar uma parcela maior do espectro solar, a equipe adicionou uma camada absorvedora de raios UV, que ficou responsável pela produção de hidrogênio por meio da quebra das moléculas de água. O restante da luz é transmitido para a parte inferior do dispositivo, responsável por vaporizar a água.

"Dessa forma, estamos aproveitando melhor a luz - nós obtemos o vapor para a produção de hidrogênio e o resto é vapor de água," disse Chanon Pornrungroj, principal responsável por estas últimas inovações. "Desta forma, estamos realmente imitando uma folha real, já que agora conseguimos incorporar o processo de transpiração."

Mais tópicos