Folha biónica transforma energia solar em combustível líquido

Investigadores da Universidade de Harvard criaram um sistema que utiliza bactérias para converter energia solar em combustível líquido.

O trabalho, cujos resultados foram publicados esta semana na Proceedings of the National Academy of Sciences, integra uma “folha artificial”, que utiliza um catalisador para fazer a luz solar separar a água em hidrogénio e oxigénio, com uma bactéria manipulada para converter dióxido de carbono e o hidrogénio em isopropanol, o combustível líquido.

Pamela Silver, uma das autoras do paper, chama a este sistema uma “folha biónica”, referindo-se à folha artificial inventada pelo autor principal do estudo, o químico Daniel Nocera.

“Esta é uma prova de que conseguimos colher a energia solar e armazená-la sob a forma de um combustível líquido“, afirma a investigadora. “A descoberta formidável do Dan Nocera do catalisador tornou isto possível, e a nossa missão foi criar uma interface entre alguns tipos de organismos e a colheita de energia solar. Foi um jogo perfeito.”

No sistema criado pelos cientistas, uma vez que a folha artificial produz oxigénio e hidrogénio, o hidrogénio alimenta uma bactéria chamada Ralstonia eutropha. Uma enzima converte o hidrogénio de volta para protões e eletrões, combinando-os em seguida com o dióxido de carbono para replicar-se – criando mais células.

Em seguida, com base em descobertas feitas anteriormente por Anthony Sinskey, professor de microbiologia do MIT, novos caminhos na bactéria foram metabolicamente desenvolvidos para criar o isopropanol.

“A vantagem de criar um interface entre o catalisador inorgânico e a biologia é que conseguimos uma plataforma sem precedentes para a síntese química que não teríamos apenas com os catalisadores inorgânicos”, afirma Brendan Colón, co-autor do paper. “A conversão de energia solar em química é o coração deste trabalho, e até agora temos vindo a utilizar plantas para isso, mas estamos a usar a capacidade sem precedentes de biologia para criar outros compostos.”

Os mesmos princípios podem ser empregues para produzir outras substâncias tais como vitaminas em pequenas quantidades, exemplifica Pamela Silver.

O próximo desafio da equipa é aumentar a capacidade da folha biónica de traduzir a energia solar para biomassa através da otimização do catalisador e das bactérias. O objetivo é conseguir 5% de eficiência, por comparação com a taxa de 1% de eficiência existente na Natureza para a fotossíntese transformar luz solar em biomassa.

As previsões são otimistas: “Estamos quase a uma taxa de 1% de eficiência na conversão de luz solar em isopropanol”, disse Daniel Nocera. “Houve 2,6 mil milhões de anos de evolução, e a Pamela [Silver] e eu, em apenas um ano e meio a trabalhar juntos, já alcançamos a eficiência da fotossíntese.”

ZAP