Deyanira Geisnæs Schaad
Tal como na fotossíntese natural, a nova molécula armazena temporariamente duas cargas positivas e duas cargas negativas.
Uma equipa de investigadores da Universidade de Basileia, na Suíça, criou uma molécula essencial para a fotossíntese artificial, o processo de conversão da luz solar em energia armazenada.
A descoberta, apresentada num artigo publicado nesta segunda-feira na Nature Chemistry, resolve um problema importante da fotossíntese artificial: a necessidade de armazenar múltiplas cargas.
A molécula recém criada pode simultaneamente manter duas cargas positivas e duas negativas, no que os investigadores consideram ser um passo significativo em direção às tecnologias de energia sustentável.
A fotossíntese, a base da maioria da vida na Terra, permite às plantas transformar dióxido de carbono em hidratos de carbono usando a luz solar.
Esta energia é depois transmitida ao longo da cadeia alimentar quando os animais consomem plantas e outros animais, libertando dióxido de carbono de volta para a atmosfera no processo.
As fontes de energia industriais modernas, no entanto, geram enormes quantidades de dióxido de carbono sem um mecanismo comparável para o reciclar, levando a um excesso de gases de efeito de estufa.
A equipa da Universidade de Basileia pretende imitar a natureza aproveitando a luz solar para produzir combustíveis solares de alta energia e neutros em carbono, incluindo hidrogénio, metanol e gasolina sintética.
O objetivo da equipa de investigadores, liderada pelo professor Oliver Wenger, do Departamento de Química da Universidade de Basileia, é replicar a fotossíntese, garantindo que os combustíveis libertem apenas tanto carbono quanto é necessário para os produzir.
Sob irradiação luminosa, a molécula agora criada armazenou com sucesso quatro cargas, um precursor crucial para a conversão de energia. O próximo passo será usar essa energia armazenada para impulsionar reações como a divisão da água em hidrogénio e oxigénio.
A molécula concebida pelos autores do estudo é composta por cinco partes ligadas, cada uma com uma função específica.
No seu núcleo encontra-se uma secção responsável por absorver a luz solar e iniciar o processo de transferência de eletrões. De um lado, duas unidades capturam eletrões e ganham cargas negativas, enquanto do outro, dois segmentos libertam eletrões, criando cargas positivas.
Quando exposta a um par de flashes de luz, a molécula produz as quatro cargas num processo a dois passos.
O primeiro impulso de luz desencadeia as reações geradoras de energia, criando uma carga positiva e negativa, que depois viajam para as extremidades opostas da molécula. Com outro flash, a reação repete-se, carregando a molécula com duas cargas negativas e duas positivas.
“Esta excitação gradual torna possível usar luz significativamente mais fraca. Como resultado, já nos estamos a aproximar da intensidade da luz solar”, explica Mathis Brändlin, estudante de doutoramento da U.Basileia e primeiro autor do estudo, num comunicado publicado no EurekAlert.
“Investigações anteriores requeriam luz laser extremamente forte, o que estava longe da visão da fotossíntese artificial”, realça Brändlin. “As cargas na molécula permanecem estáveis tempo suficiente para serem usadas para outras reações químicas”.
“Identificámos e implementámos uma peça importante do puzzle, que pode ajudar a abrir novas perspetivas para um futuro energético sustentável”, conclui Oliver Wenger.
