Pesquisadores do MIT, nos Estados Unidos, descobriram uma nova forma para imitar o processo por meio do qual as plantas usam a luz do Sol para quebrar as moléculas de água.
Enquanto as plantas usam o mecanismo para gerar compostos úteis ao seu próprio crescimento, os pesquisadores estão mais interessados em capturar o hidrogênio e utilizá-lo como combustível.
Além de alimentar carros a hidrogênio, que não emitem poluentes, a técnica poderia resolver o maior entrave ao uso da energia solar: o fato de que ela somente gera energia quando o sol está brilhando.
Se esta energia for usada para gerar hidrogênio, o gás poderá ser armazenado e usado para gerar eletricidade à noite ou quando for necessário.
Oxidação da água – A chamada fotossíntese artificial é um objetivo longamente perseguido pelos cientistas.
A reação de quebra da molécula de água pode ser vista como duas “meias reações”: a reação que libera a molécula de hidrogênio e a reação que libera o átomo de oxigênio.
Esta última, conhecida como reação de oxidação da água, é de longe a mais complicada. Foi por isto que a a equipe da professora Angela Belcher resolveu concentrar-se nela.
E, em vez de copiar os componentes que as plantas utilizam, como as maioria das pesquisas na área fazem, Belcher e seus colegas decidiram copiar os métodos das plantas – nas células dos vegetais, pigmentos naturais absorvem a luz do Sol, enquanto os catalisadores promovem a reação de quebra da molécula de água.
Vírus da fotossíntese artificial – Para copiar a técnica das plantas, os cientistas modificaram um vírus, transformando-o numa espécie de suporte biológico capaz de montar os componentes necessários – pigmentos e catalisadores – para quebrar as moléculas de água.
O vírus bacteriano, chamado M13, é um vírus comum e que não causa danos ao ser humano. Ele foi utilizado para atrair e ligar-se a moléculas de óxido de irídio, um catalisador, e a porfirinas de zinco, que são pigmentos biológicos.
Ao capturar as duas moléculas, os vírus transformaram-se em uma espécie de fio, que funciona como um suporte para manter os pigmentos e os catalisadores no espaçamento adequado para sustentar a reação.
Para evitar que os fios se aglomerassem, os pesquisadores os recobriram com um gel, mantendo uma estabilidade e sua eficiência em quebrar as moléculas de água.
Gargalo da fotossíntese artificial – “Nós usamos os mesmos componentes que outros pesquisadores já vinham usando, mas nós usamos a biologia para organizá-los para nós, e assim obtivemos uma maior eficiência,” explica a Dra. Belcher.
Ao usar os vírus para montar o sistema de forma autônoma, a eficiência da produção de oxigênio – a meia-reação de oxidação da água – aumentou em quatro vezes, um progresso extremamente significativo justamente na parte que é considerada o gargalo da fotossíntese artificial.
Captura do hidrogênio – Como os pesquisadores trabalham até agora apenas na parte mais difícil da reação, os átomos de hidrogênio liberados pelos nanofios virais se quebram em seus prótons e elétrons.
O próximo passo da pesquisa, que já está em andamento, é justamente fazer a outra meia-reação, conseguindo reaver os átomos de hidrogênio.
Os cientistas também estão tentando encontrar um catalisador mais simples e mais barato do que o irídio, que não seria de utilização viável em um sistema em larga escala por ser extremamente raro e muito caro.
Há poucos dias, outra equipe anunciou o desenvolvimento de um catalisador não-biológico que atua também nesta meia-reação mais problemática de oxidação da água – veja Catalisador bioinspirado acelera busca por combustível solar. (Fonte: Site Inovação Tecnológica)
