Uma equipe de pesquisa da Universidade de Basileia, na Suíça, desenvolveu uma nova molécula modelada na fotossíntese de plantas: sob a influência da luz, ele armazena duas cargas positivas e duas negativas ao mesmo tempo. O objetivo é converter a luz photo voltaic em combustíveis neutros em carbono.
As plantas usam a energia da luz photo voltaic para converter Co2 em moléculas de açúcar ricas em energia. Esse processo é chamado de fotossíntese e é a base de praticamente toda a vida: animais e humanos podem “queimar” os carboidratos produzidos dessa maneira novamente e usar a energia armazenada dentro deles. Isso mais uma vez produz dióxido de carbono, fechando o ciclo.
Esse modelo também pode ser a chave para combustíveis ambientalmente amigáveis, pois os pesquisadores estão trabalhando para imitar a fotossíntese pure e usar a luz photo voltaic para produzir compostos de alta energia: combustíveis solares como hidrogênio, metanol e gasolina sintética. Se queimados, eles produziriam apenas tanto dióxido de carbono quanto necessário para produzir os combustíveis. Em outras palavras, eles seriam neutros em carbono.
Uma molécula com uma estrutura especial
No diário científico Química da naturezaO professor Oliver Wenger e seu doutorado Mathis Brändlin agora relataram um passo provisório importante para alcançar essa visão de fotossíntese synthetic: eles desenvolveram uma molécula especial que pode armazenar quatro cargas simultaneamente sob irradiação leve – dois positivos e dois negativos.
O armazenamento intermediário de múltiplas cargas é um pré -requisito importante para converter a luz photo voltaic em energia química: as cargas podem ser usadas para impulsionar as reações – por exemplo, para dividir a água em hidrogênio e oxigênio.
A molécula consiste em cinco partes vinculadas em uma série e cada uma executa uma tarefa específica. Um lado da molécula possui duas partes que liberam elétrons e são carregadas positivamente no processo. Dois do outro lado pegam os elétrons, o que os leva a ser carregado negativamente. No meio, os químicos colocaram um componente que captura a luz photo voltaic e inicia a reação (transferência de elétrons).
Duas etapas usando luz
Para gerar as quatro acusações, os pesquisadores adotaram uma abordagem gradual usando dois flashes de luz. O primeiro flash de luz atinge a molécula e desencadeia uma reação na qual uma carga positiva e negativa são geradas. Essas cargas viajam para fora para as extremidades opostas da molécula. Com o segundo flash de luz, a mesma reação ocorre novamente, de modo que a molécula contém duas cargas positivas e duas negativas.
Funciona com pouca luz
“Essa excitação gradual torna possível usar luz significativamente mais escura. Como resultado, já estamos nos aproximando da intensidade da luz photo voltaic”, explica Brändlin. Pesquisas anteriores exigiram luz a laser extremamente forte, que estava muito longe da visão da fotossíntese synthetic. “Além disso, as cargas na molécula permanecem estáveis o tempo suficiente para serem usadas para outras reações químicas”.
Dito isto, a nova molécula ainda não criou um sistema de fotossíntese synthetic em funcionamento. “Mas identificamos e implementamos uma peça importante do quebra -cabeça”, diz Oliver Wenger. As novas descobertas do estudo ajudam a melhorar nossa compreensão das transferências de elétrons que são centrais para a fotossíntese synthetic. “Esperamos que isso nos ajude a contribuir para novas perspectivas para um futuro de energia sustentável”, diz Wenger.
