Futuro energético do planeta está nas folhas artificiais, diz cientista

Com informações da Agência Fapesp - 01/11/2010

James Barber, do Imperial College London, é considerado um dos principais divulgadores do potencial da fotossíntese artificial.
[Imagem: sebiology.org]

Fotossíntese artificial

A melhor solução para os problemas globais de produção de energia já foi desenvolvida, é muito eficiente e vem sendo utilizada há mais de 2 bilhões de anos: a fotossíntese.

A afirmação foi feita por James Barber, professor do Imperial College London, no Reino Unido, durante evento realizado em São Paulo.

Considerado um dos principais pesquisadores no mundo no tema da fotossíntese, Barber é membro da Royal Society of Chemistry e publicou 15 livros e mais de 500 artigos científicos sobre o assunto.

"Imitar a natureza e desenvolver catalisadores capazes de mimetizar a fotossíntese - propiciando uma fonte de energia limpa e praticamente ilimitada - não é um sonho. É uma possibilidade real, contanto que seja feito um esforço internacional multidisciplinar que reúna os cientistas mais talentosos do planeta", disse o pesquisador.

Segundo ele, uma tecnologia capaz de usar a luz do Sol com eficiência semelhante à observada nas plantas seria a solução definitiva para a questão energética. "A quantidade de radiação solar que se precipita no planeta Terra é gigantesca", disse.

As árvores solares do artista Ross Lovegrove junta arte com painéis solares tradicionais.
[Imagem: Ross Lovegrove]

Consumo de energia no mundo

"Uma hora de luz solar equivale à totalidade da energia que utilizamos em um ano em todo o mundo. É a maior quantidade de energia disponível. Não há nada que se aproxime disso. É também uma energia que incide sobre praticamente todo o globo. É, portanto, igualmente distribuída. Aprender a usar essa energia seria um salto sem precedentes na história da humanidade", destacou.

A população da Terra consome a cada ano, segundo Barber, 14 terawatts de energia, sendo que a maior parte é proveniente de combustíveis fósseis como petróleo (4,5 terawatts), gás (2,7 terawatts) e carvão (2,9 terawatts).

"Como sabemos, isso é insustentável. Estamos queimando combustíveis fósseis desde a Revolução Industrial e chegamos a emitir carbono em uma concentração de 360 partes por milhão (ppm).

"À medida que a população global aumenta de modo exponencial, essa emissão piora. Sabemos que se chegarmos a 550 ppm, haverá mudanças dramáticas no clima do planeta", afirmou.

A nanofolha usa tecnologia piezoelétricas mas tenta manter a aparência de folha, algo que o pesquisador acredita não ser essencial nas pesquisas de fotossíntese artificial.
[Imagem: Solar Botanic]

Folhas artificiais

Desenvolver uma "folha artificial" seria, segundo ele, a melhor solução a longo prazo. A tecnologia para capturar a energia solar e transformá-la em eletricidade já é bem conhecida: a energia fotovoltaica. Mas, embora seja importante, a energia fotovoltaica não resolve o problema energético.

"A energia fotovoltaica é cara para competir com os baratos combustíveis fósseis. Em segundo lugar, não é suficiente apenas a produção de eletricidade. Precisamos de combustíveis para carros e aviões. O ideal é que tenhamos combustíveis líquidos de alta densidade, como é o caso do petróleo, do gás ou até mesmo dos biocombustíveis", afirmou.

A folha artificial, segundo Barber, é uma tecnologia que absorveria energia solar, armazenando-a em bombas químicas e produzindo combustível. "Talvez produza metanol, ou metano. Mas o importante é que teremos um combustível de alta densidade, como o petróleo, que tem uma quantidade incrível de energia armazenada em um pequeno barril", disse.

"É muito difícil armazenar grandes quantidades de energia em baterias. Ainda não temos a tecnologia para isso. Talvez um dia tenhamos, mas, no momento, acreditamos que armazenar energia em bombas químicas, como a fotossíntese faz, é o ideal", apontou.

As folhas sintéticas de vidro geram eletricidade pela evaporação.
[Imagem: Maharbiz Group]

Bombas químicas

Com o armazenamento em bombas químicas, a energia solar poderia ser guardada, transportada e distribuída. "Esse armazenamento se daria de uma forma mais complexa que a da energia fotovoltaica. O armazenamento é o verdadeiro desafio que temos pela frente para chegar à folha artificial", afirmou.

A solução desse desafio, no entanto, pode não estar tão distante quanto parece. Para Barber, a vantagem é que a química envolvida com a fotossíntese já foi desenvolvida, testada e aprovada pela natureza.

"Conforme queimamos combustíveis fósseis, jogamos dióxido de carbono na atmosfera e isso é ruim para nós. Mas não é ruim para as plantas. Elas gostam de dióxido de carbono. Tanto que usamos o enriquecimento por CO2 em estufas. Então, trata-se de uma química que já existe. As plantas capturam o dióxido de carbono e o convertem novamente em combustível, em moléculas orgânicas", disse.

A folha artificial, segundo Barber, usará energia da luz para tirar oxigênio da água. Em seguida, o oxigênio servirá para converter o dióxido de carbono novamente em um composto rico em carbono. "Mas, para conseguir isso, teremos que desenvolver a catálise química. É preciso ter uma concepção robusta, usando materiais baratos e funcionando de maneira eficiente, que permita competir com os combustíveis fósseis", afirmou.

Enquanto árvores e outras plantas armazenam o gás em seus tecidos, a árvore artificial guarda o CO2 em um filtro, que comprime o gás e o transforma em líquido.
[Imagem: Global Research Technologies, LLC]

Não precisa ser verde

O pesquisador britânico comparou o desafio do desenvolvimento da folha artificial ao desafio da aviação. "Leonardo da Vinci observou pássaros voando e sabia que o voo era fisicamente possível", disse.

"Ele tentou desenhar máquinas voadoras. Se olharmos os rascunhos, veremos que ele tentou, sem sucesso, mimetizar o voo de uma ave. No fim, conseguimos voar. Era possível. Há milhões de pessoas voando todos os anos em veículos construídos pelo homem, mas de uma maneira que Da Vinci jamais poderia imaginar", disse.

Assim como os aviões voam de maneira completamente diferente das aves - embora elas tenham sido a primeira inspiração para os inventores -, as folhas artificiais, segundo Barber, provavelmente não terão semelhança com as folhas das árvores.

"Não é preciso que se pareça com uma folha. Será uma tecnologia muito diferente da fotossíntese feita por elas. A forma como alcançaremos essa tecnologia poderá ser muito diferente da maneira encontrada pela natureza", apontou.

Para o cientista do Imperial College London, a folha artificial não foi desenvolvida até agora porque só recentemente se acelerou o avanço do conhecimento a respeito da fotossíntese. Os cientistas não sabiam, por exemplo, como ocorria a quebra da água no processo.

"Hoje existe muito mais informação sobre os processos naturais. Os químicos estão trabalhando na construção de catalisadores artificiais e estão muito mais confiantes para começar a sintetizar", disse.

"Estamos no caminho do desenvolvimento dessa catálise. Mas, até agora, não tínhamos muitos trabalhos feitos sobre o tema, em nível global. Outro fator limitante é que os combustíveis fósseis dominam. E não houve ênfase em tentar desenvolver outras tecnologias inovadoras para o futuro. O motivo é simples: os combustíveis fósseis são baratos", afirmou.

As chamadas células solares aquosas permitem a construção de folhas artificiais que usam a clorofila para gerar eletricidade.
[Imagem: Hyung Jun Koo]

Solução para o problema energético

Para Barber, o desenvolvimento da folha artificial seria a principal solução global para o problema energético. "Não consigo ver nenhuma outra alternativa a longo prazo. A curto prazo, provavelmente continuaremos queimando petróleo, carvão e gás. E rezar para que nada mais dramático aconteça com o clima. A médio prazo, deveremos usar biocombustíveis, mas nem todos os países poderão se valer dessas tecnologias", disse.

Segundo o cientista, a folha artificial é provavelmente mais viável, como solução global, do que as tecnologias limpas com uso de fusão nuclear. "Isso é algo difícil demais para se fazer. Não dá para comparar com a viabilidade da folha artificial, cuja tecnologia já existe", ressaltou.

"Posso produzir uma amanhã mesmo, usando um aparelho de produção de energia fotovoltaica, combinado com eletrodos de platina, alimentando o equipamento com energia solar, fazendo oxigênio e hidrogênio. Não é um sonho. É uma questão de otimização e de barateamento de produção", afirmou.

James Barber afirma que não é necessário reproduzir inteiramente o mecanismo natural da fotossíntese natural, assim como o avião não copiou o voo dos pássaros.
[Imagem: Wolfson Laboratories]

Pesquisas sobre fotossíntese artificial

Para ler mais sobre as pesquisas no campo da fotossíntese artificial, veja as seguintes matérias: