Descoberta nova etapa da fotossíntese: melhores células solares

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/12/2005

Usar a luz do sol para fornecer energia para nossas casas e edifícios ainda é um sonho distante. Principalmente devido à baixa eficiência e ao alto custo das células solares atuais.

É por isso que cada vez mais grupos de pesquisadores estão se debruçando sobre a fotossíntese das plantas: esse processo biológico absorve praticamente 100% da energia do sol que atinge as folhas, além de transformar a energia solar em outros tipos de energia. Apenas para comparação, as melhores células fotovoltaicas atuais atingem 30% de eficiência, enquanto as células solares orgânicas mal passam dos 4%.

Agora, os pesquisadores Michael Haumann e Holger Dau, da Universidade Livre de Berlim, deram mais um passo na compreensão da fotossíntese. Em um artigo publicado na revista Science, eles relatam a descoberta de um quinto passo no processo de conversão da água em oxigênio.

A clorofila das plantas absorve a luz do sol, que se transforma em energia, sendo utilizada pelo chamado "complexo de oxidação da água" para catalisar a quebra da água e gerar o oxigênio molecular. Esse complexo contém quatro átomos de manganês e um de cálcio, que estão no cerne da reação catalítica.

Cinco passos intermediários foram propostos para representar o processo da fotossíntese - um ciclo conhecido como Ciclo de Kok - mas apenas quatro haviam sido demonstrados até agora.

O que os cientistas alemães descobriram foi justamente o quinto passo, que é particularmente importante porque ele é diretamente ligado à formação do oxigênio molecular. Eles avançam um pouco mais, e sugerem uma extensão do Ciclo de Kok, com um passo intermediário adicional e propõem também um novo mecanismo de reação sobre a base molecular para a liberação do di-oxigênio. Isto representa um novo entendimento do mecanismo da fotossíntese.

Para estudar esse processo, eles tiveram que utilizar luz síncroton. "Um feixe de raios-X intenso e estável é necessário para se estudar uma proteína complexa e altamente diluída, presente na amostra de espinafre que foi investigada," explica Pieter Glatzel, coordenador do laboratório onde os estudos foram feitos. Os pesquisadores mediram a fluorescência que a amostra emitiu após ser excitada com os raios-X. A foto acima mostra a amostra contendo Fotossíntese II, a -260º C, iluminada por raios-X.

Eles emitiram um feixe de raios laser sobre a amostra e registraram as alterações utilizando a fluorescência por raios-X a cada 10 microsegundos, para descobrir como se desenvolviam os diferentes estágios de oxidação. Quando analisaram cuidadosamente a cinética da reação, eles observaram um hiato temporal antes do passo 2 da oxidação. Essa pequena demora prova sem qualquer dúvida a existência do longamente procurado estado intermediário.

"Esses são resultados importantes, que terão impacto sobre a comunidade [que estuda] a fotossíntese. Eles ajudarão em nosso entendimento de como a energia solar é utilizada nas plantas e contribuirão nos esforços para se produzir células solares mais eficientes para nossas necessidades," diz Haumann.