Folha artificial bate recorde na conversão de CO2 e H2O em combustíveis sustentáveis

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/03/2023

Diagrama mostrando os elementos que compõem a folha artificial.
[Imagem: ICIQ]

Fotossíntese artificial

Um consórcio europeu, formado por pesquisadores da Alemanha, Espanha, França, Itália e Suíça, anunciou resultados entusiasmadores obtidos pelo Projeto A-Leaf (folha artificial), cujo objetivo é desenvolver a fotossíntese artificial.

O resultado final é um dispositivo autônomo capaz de converter dióxido de carbono (CO₂) e água (H₂O) em combustíveis, tudo alimentado por luz solar.

A célula fornece uma eficiência de energia solar para combustível de mais de 10%, atingindo densidades de corrente recordes sem o uso de qualquer matéria-prima crítica, como catalisadores caros.

"Isso demonstra que sustentabilidade e alta produtividade também podem ser alcançadas com materiais de baixo custo e escaláveis," disse o professor José Mascarós, do Instituto de Química da Catalunha, na Espanha.

Além disso, a equipe demonstrou o conceito de produzir hidrogênio (H₂) e um elemento de armazenamento do gás (formato) simultaneamente, com o último sendo usado para produzir H₂ na ausência de luz solar. Esta solução permitiu pela primeira vez a produção contínua (24/7) de hidrogênio usando um dispositivo do tipo folha artificial.

O próximo passo será passar do laboratório para uma escala-piloto.
[Imagem: Claudio Ampelli et al. - 10.1039/D2EE03215E]

Pronta para sair do laboratório

O dispositivo desenvolvido pelo consórcio é uma célula de fluxo eletroquímico muito compacta, com eletrodos baseados em óxidos de cobre-enxofre (Cu-S), para as reações de redução de prótons (núcleos de hidrogênio) e CO₂, e níquel-ferro-zinco (Ni-Fe-Zn), para as reações de liberação do oxigênio - observe que não há nenhum catalisador de metais preciosos.

Tudo isto foi integrado em um módulo fotovoltaico tradicional feito de silício (Si).

A célula opera em uma densidade de corrente de cerca de 17 mA cm^-2 e uma tensão de 2,5 V que se manteve estável por mais de 24 horas, inclusive durante as operações de ligar e desligar, fornecendo uma produtividade de formato de 190 μmol h^-1 cm^-2.

Segundo a equipe, a tecnologia da folha artificial está pronta para ser levada do laboratório para uma maior escala, onde deverá ser otimizada, com o objetivo final de construir uma árvore artificial, "abrindo o caminho para realizar o sonho de um futuro sustentável".

"Este é o primeiro exemplo de uma folha artificial com uma eficiência uma ordem de grandeza maior do que a de uma folha natural. Estamos agora buscando implementar o próximo passo, de construir um protótipo em grande escala para demonstrar a viabilidade industrial," disse a professora Siglinda Perathoner, da Universidade de Estudos de Messina, na Itália.

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