Célula fotoeletroquímica faz fotossíntese artificial e gera hidrogênio

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/08/2008

[Imagem: Angewandte Chemie]

Cientistas australianos conseguiram produzir em laboratório uma reação química que imita o processo de fotossíntese das plantas. Com a diferença de que, em vez de produzir carboidratos, como nos vegetais, os pesquisadores produziram hidrogênio, considerado o combustível do futuro.

Células fotoeletroquímicas

O hidrogênio pode ser utilizado em células a combustível para gerar eletricidade sem qualquer emissão de poluentes. O único "rejeito" do funcionamento de uma célula a combustível é água pura. Contudo, hoje o hidrogênio é produzido com a utilização do gás natural, um combustível fóssil como o petróleo, o que anula seus benefícios e o torna antieconômico para a maioria dos usos.

O dispositivo criado pelos pesquisadores para imitar a fotossíntese é, em termos gerais, uma célula solar - mais especificamente, uma célula fotoeletroquímica. Ela utiliza água, uma tensão elétrica e a luz do Sol para gerar energia suficiente para quebrar a molécula de água e liberar o hidrogênio.

"Nós copiamos a natureza, pegando os elementos e mecanismos encontrados nas plantas, que evoluíram ao longo de 3 bilhões de anos, e recriamos um desses processos em laboratório," explica o professor Leone Spiccia, da Universidade Monash.

Aglomerados de manganês

Os pesquisadores recobriram um anodo com uma finíssima camada de um copolímero condutor de prótons chamado Nafion. Esse revestimento, com poucos micrômetros de espessura, é capaz de reter aglomerados de manganês, a peça-chave da nova célula fotoeletroquímica.

"Um aglomerado de manganês é essencial para a capacidade de uma planta utilizar água, dióxido de carbono e luz do Sol para produzir carboidratos e oxigênio. Versões sintéticas desses aglomerados foram desenvolvidas pelo professor Charles Dismukes algum tempo atrás, e nós as levamos um passo adiante, domando a capacidade dessas moléculas em converter água em seus elementos componentes - oxigênio e hidrogênio," explica o professor Spiccia.

Fotossíntese artificial

Esses aglomerados de manganês normalmente são insolúveis em água. Ao serem contidos nos poros da membrana de Nafion, eles ficaram quimicamente estabilizados contra a decomposição. E a água pode alcançá-los para que se suceda a reação, a chamada fotossíntese artificial - os aglomerados de manganês funcionam como um catalisador para a reação que oxida a água quando o conjunto é exposto à luz do Sol.

Os experimentos revelaram que o catalisador de manganês opera continuamente por vários dias de exposição contínua ao Sol, sob a ação de uma tensão de 1,2 volts.

Agora que o conceito foi demonstrado experimentalmente, os pesquisadores vão trabalhar no aumento da eficiência do processo. "Nós precisamos continuar a aprender com a natureza para que possamos aprimorar esse processo," diz Spiccia.

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