Nova metoda bila bi vrlo važna za dobivanje energije
Možda ste čuli za postupak kojim biljke i neki drugi organizmi pretvaraju sunčevu svjetlost u kemijsku energiju. Zahvaljujući fotosintezi, procesu u kojem biljke ili alge oslobađaju kisik (O 2) i troše ugljični dioksid (CO 2), život na Zemlji i dalje postoji. Ali što ako bismo mogli umjetno reproducirati tako prirodnu metodu dobivanja energije?
Skupina istraživača s Kemijskog instituta (IQ) Državnog sveučilišta Campinas (Unicamp) razvila je materijale u nanometrijskoj ljestvici (milijarditi dio metra) kako bi pokušala umjetno izvesti fotosintezu, s glavnom svrhom proizvodnje energije.
"Na temelju postojećeg znanja o prirodnom sustavu fotosinteze koji provode biljke, pokušavamo reproducirati bitne točke za fotosintetsku funkciju u umjetnim materijalima, za električnu energiju ili čak gorivo iz sunčeve energije", rekao je Jackson Dirceu Megiatto Júnior, profesor Unicampov IQ, do Agêncie FAPESP.
Ideja umjetne fotosinteze započela je početkom 20. stoljeća, no smatralo se mogućom tek prije nekoliko godina, uz određeni znanstveni napredak koji je omogućio da se u laboratoriju sunčeva energija i voda koriste za generiranje vodikovih i kisikovih plinova, prema riječima ravnatelja Megiattota .
Od inovacija, možda su glavne katalizatorski materijali koji ubrzavaju reakcije kada se aktiviraju sunčevom energijom, razbijajući molekule vode na vodik i kisik.
Silicijski solarni paneli također su razvijeni, otvarajući perspektivu povezivanja ovih fotoaktivnih materijala s konvencionalnim gorivim ćelijama - elektrokemijskim stanicama koje kemijsku energiju pretvaraju u električnu energiju kombinirajući plinove vodika i kisika kako bi ponovno stvorile molekule vode. Prema Dirceu Megiattou, izazov je povezati materijale s gorivom ćelijom. "Ako budemo mogli koristiti vodik i kisik proizvedeni od novih materijala u gorivoj ćeliji, bit će moguće ponovno generirati vodu i električnu energiju i zatvoriti ciklus izvođenja umjetne fotosinteze", rekao je.
Međutim, postoje neke negativne točke u korištenju silicijske ploče kao materijala za fotosintezu: visoki troškovi i teško rukovanje postizanjem željene čistoće.
Alternativa silicijumu
Tražila se alternativa prirodnom materijalu za proizvodnju umjetne fotosinteze, jer silicijske solarne ploče u to vrijeme nisu bile izvedive. Unicampov IQ tražio je ovu alternativu u prirodi. Ne postoji bolji katalizator od klorofila, pigmenta koji, osim što daje zelenu boju, biljke prirodno koriste i za fotosintezu. „Te su molekule prirodni izlaz da mogu apsorbirati sunčevu energiju. Njihov je postupak kemijske sinteze težak i skup ”, komentirao je Megiatto.
Stoga je stvoren umjetni klorofil, nazvan porfirin. Jednostavniji je za upotrebu i ima kemijsku stabilnost koju prirodni klorofil ne nudi.
„Ovi su se materijali, kada su povezani s katalizatorima, pokazali kao vrlo perspektivni za transformaciju sunčeve energije u kemijsku energiju oksidacijom molekula vode, ali trenutno se proučavaju samo u vodenoj otopini, a ne u fotosintetskom uređaju. stvarno ”, rekao je Megiatto.
Sada je cilj stvoriti fotoaktivni polimerni film s generiranim molekulama, kako bi se razvio čvrsti materijal, i odložio na metalne i poluvodičke ploče (elektrode), potrebne za funkcioniranje solarne ćelije.
"Znanje stečeno ovim projektom također se može primijeniti u poljoprivrednim istraživanjima kako bi se povećao prinos biljaka koje se koriste za proizvodnju biogoriva", zaključio je Megiatto.
Izvor: Agência Fapesp
