Dois
processos naturais de energia replicados com um só catalisador
Redação
do Site Inovação Tecnológica - 19/10/2017
O círculo
vermelho (H2) representa um anodo de célula a combustível inspirado na
hidrogenase, um eletrodo onde os elétrons (e) fluem para um circuito externo. O
círculo verde (H2O) mostra um anodo de célula solar que imita o fotossistema
II. O círculo azul (O2) retrata um catodo baseado na "respiração"
(oxidase do citocromo c), um eletrodo onde os elétrons fluem de um circuito
externo.[Imagem: Kyushu University]
Fotossíntese
artificial
Químicos
japoneses deram um dos passos mais importantes no campo da fotossíntese artificial, que busca formas de
imitar o processo de geração de energia das plantas.
Eles
desenvolveram um catalisador capaz de atuar simultaneamente como uma célula de combustível, que
consome hidrogênio para liberar
energia, e um sistema fotossintético, capaz de produzir oxigênio usando energia
solar.
"As
pessoas tentaram antes reproduzir artificialmente o comportamento da
hidrogenase e do fotossistema II, mas o nosso é o primeiro experimento a
combinar essas duas funções biológicas muito específicas em um único sistema
catalítico que pode fazer as duas coisas," disse o professor Seiji Ogo, da
Universidade de Kyushu.
O
fotossistema II permite que as plantas usem a luz solar para quebrar as
moléculas de água em hidrogênio e oxigênio. A hidrogenase é uma enzima presente
em organismos vivos que age como uma célula de combustível natural, consumindo
hidrogênio para produzir energia. Ambos os processos envolvem oxidação, com o
hidrogênio ou as moléculas de água liberando alguns de seus elétrons.
Os
pesquisadores sintetizaram um catalisador à base do metal
irídio que é capaz de aceitar e liberar uma série de elétrons. O catalisador
opera como célula de combustível produzindo energia elétrica ao aceitar
elétrons das moléculas de hidrogênio. Alterando os materiais de suporte no
catalisador, ele gera energia da luz solar por meio de um ciclo que envolve a
oxidação da água.
Energia
continuamente renovável
Nenhum outro
aparato de fotossíntese artificial ou de hidrogênio solar havia
conseguido juntar as duas coisas no mesmo dispositivo.
Mas ainda há
trabalho a ser feito antes que essas rotas químicas naturais possam ajudar a
satisfazer nossas demandas por energia limpa.
"A
potência do nosso sistema ainda é bastante baixa para quaisquer aplicações
práticas, mas este trabalho representa uma demonstração única de dois tipos
diferentes de processos geradores de energia a partir de um único catalisador.
Esperamos que essas descobertas mostrem que os químicos ainda têm muito a
aprender com os processos naturais," disse o professor Ogo.
De fato, a
natureza é muito boa em fazer certos tipos de química que nos interessam também
no aspecto tecnológico. Neste caso, a água é transformada continuamente em seus
constituintes - oxigênio, prótons (núcleos de hidrogênio) e elétrons -, e de
volta para água, como forma de armazenar e de usar a energia nas plantas e nos
animais - ou seja, energia continuamente renovável.
Bibliografia:
A Fusion of Biomimetic Fuel and Solar Cells Based on Hydrogenase, Photosystem II, and Cytochrome c Oxidase
Mitsuhiro Kikkawa, Takeshi Yatabe, Takahiro Matsumoto, Ki-Seok Yoon, Kazuharu Suzuki, Takao Enomoto, Kenji Kaneko, Seiji Ogo
ChemCatChem Catalysis
DOI: 10.1002/cctc.201700995
A Fusion of Biomimetic Fuel and Solar Cells Based on Hydrogenase, Photosystem II, and Cytochrome c Oxidase
Mitsuhiro Kikkawa, Takeshi Yatabe, Takahiro Matsumoto, Ki-Seok Yoon, Kazuharu Suzuki, Takao Enomoto, Kenji Kaneko, Seiji Ogo
ChemCatChem Catalysis
DOI: 10.1002/cctc.201700995
