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A fotossíntese artificial produz 'metano verde'

Um novo dispositivo mostra resultados promissores em sua capacidade de converter CO2 e água em combustíveis úteis.

• Dispositivos de fotossíntese artificial há muito tempo são apontados como uma forma de remover dióxido de carbono da atmosfera e transformá-lo em produtos úteis.
• Uma nova pesquisa descreve um dispositivo altamente eficiente e barato que poderia ser usado para transformar o dióxido de carbono residual em metano.
• O gás natural, que consiste principalmente em metano, é um combustível mais limpo do que o carvão e foi caracterizado como um 'combustível-ponte' antes da transição para fontes de energia renováveis, mas nem todos acham uma boa ideia queimar ainda mais hidrocarbonetos.

Muitas invenções humanas são inspiradas pela natureza. O velcro, por exemplo, foi inspirado nas farpas de cardo em forma de gancho, o sonar foi inspirado em morcegos e golfinhos e o vôo foi, é claro, inspirado em pássaros. Para resolver as mudanças climáticas, sem dúvida o desafio mais urgente do mundo, mais uma vez nos voltamos para a natureza em busca de soluções.

É por isso que os pesquisadores têm trabalhado na construção de dispositivos modelados na capacidade da vida das plantas de fotossintetizar CO2 e água e, usando a luz solar como fonte de energia, transformar essas moléculas em carboidratos e oxigênio.

O campo da fotossíntese artificial há muito estuda a melhor forma de implementar e adaptar esse processo às nossas próprias necessidades. Agora, pesquisas recentes descobriram um meio barato e eficiente de fotossintetizar combustível útil a partir de CO2 e água residuais.

Escalável e eficiente

Uma imagem de microscópio eletrônico mostra os nanofios semicondutores. Eles entregam elétrons às nanopartículas de metal, que transformam o dióxido de carbono e a água em metano.

Baowen Zhou

O novo método, descrito em Proceedings of the National Academy of Sciences , usa energia solar para produzir metano, que pode ser usado como gás natural.

No contexto da mudança climática, muitos ambientalistas provavelmente estão reclamando da ideia de que a produção e queima de ainda mais gases do efeito estufa deveriam ser retratadas como uma coisa boa, mas é importante lembrar os benefícios práticos de dispositivos como este. Ligado às chaminés de usinas de energia, este dispositivo de fotossíntese artificial pode capturar CO2 que de outra forma poluiria a atmosfera e transformá-lo em um combustível muito mais eficiente que permanece neutro em carbono - o chamado metano 'verde'.

Uma vez que a nossa infraestrutura atual já suporta a utilização de hidrocarbonetos como combustível, a implementação de ferramentas como estas é um primeiro passo importante para a transição para uma infraestrutura de energias renováveis ​​mais avançada, mas ainda incompleta.

'Trinta por cento da energia nos EUA vem do gás natural', disse o co-autor Zetian Mi em um demonstração . 'Se pudermos gerar metano verde, é um grande negócio.'

Mais importante ainda, o dispositivo utiliza componentes de baixo custo e de fácil fabricação, o que significa que será escalonável. A falha fatal de muitas soluções mágicas para as mudanças climáticas é que elas são caras ou difíceis de fazer e implementar, evitando que sejam usadas na escala necessária para combater as mudanças climáticas.

O dispositivo em si pode ser caracterizado como um painel solar cravejado de nanopartículas de ferro e cobre. As nanopartículas de cobre e ferro prendem-se às moléculas de CO2 e H2O por seus átomos de carbono e hidrogênio. Usando a energia do sol ou uma corrente elétrica, as ligações entre os átomos de CO2 e H2O são quebradas, permitindo que os átomos de hidrogênio da água se conectem ao átomo de dióxido de carbono. O resultado final é um átomo de carbono ligado a quatro átomos de hidrogênio - metano. Além do mais, o novo dispositivo faz esse trabalho com muito mais eficiência do que outros sistemas de fotossíntese artificial.

'Dispositivos de fotossíntese artificial anteriores muitas vezes operam em uma pequena fração da densidade de corrente máxima de um dispositivo de silício, enquanto aqui operamos a 80 ou 90 por cento do máximo teórico usando materiais prontos para a indústria e catalisadores abundantes em terra', disse Baowen Zhou, um pesquisador de pós-doutorado neste projeto.

O metano é apenas um dos produtos mais úteis que esse dispositivo pode produzir; ele também pode ser configurado para produzir gás de síntese - um combustível que consiste em hidrogênio, monóxido de carbono e um pouco de dióxido de carbono - ou ácido fórmico, que é usado como conservante na alimentação do gado.

Uma ponte longe demais?

O uso de gás natural está em alta nos EUA, mas nem todo mundo vê isso como positivo. É um combustível mais limpo que o carvão, por exemplo, ou o diesel. Ele foi caracterizado como um combustível-ponte no qual as economias podem se apoiar enquanto esperam o amadurecimento do setor de energia renovável. Então, novamente, suas vantagens o tornam muito atraente, tanto que os críticos afirmam podemos prestar muita atenção a ele quando deveríamos nos orientar para as energias renováveis ​​de uma forma mais focada.

Quase todos (exceto alguns políticos e líderes do setor) estão na mesma página em relação ao destino final das fontes de energia do mundo - energias renováveis ​​como a solar e eólica serão a principal forma de gerar energia no futuro. Nesse ínterim, no entanto, a próxima melhor coisa é implementar a tecnologia de depuração de CO2, como o dispositivo de fotossíntese artificial descrito neste artigo. A queima do gás natural que sugamos da Terra certamente destruirá a atmosfera, mas converter as emissões existentes em combustíveis neutros em carbono é muito mais prático, independentemente de o gás natural ser considerado um combustível de ponte ou uma barreira.

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