Uma via de reação química central para a biologia vegetal foi adaptada para formar a espinha dorsal de um novo processo que converte água em combustível de hidrogênio usando a energia do sol.

Em um estudo recente do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE), os cientistas combinaram dois complexos de proteínas ligados à membrana para realizar uma conversão completa das moléculas de água em hidrogênio e oxigênio.

O trabalho se baseia em um estudo anterior que examinou um desses complexos de proteínas, chamado Fotossistema I, uma proteína de membrana que pode usar energia da luz para alimentar elétrons para um catalisador inorgânico que produz hidrogênio. Esta parte da reação, Contudo, representa apenas metade do processo geral necessário para a geração de hidrogênio.

Ao usar um segundo complexo de proteínas que usa a energia da luz para dividir a água e tirar os elétrons dela, chamado Fotossistema II, A química de Argonne, Lisa Utschig e seus colegas foram capazes de pegar elétrons da água e alimentá-los com o fotossistema I.

"A beleza deste design está em sua simplicidade - você pode montar o catalisador com a membrana natural para fazer a química que você deseja" - Lisa Utschig, Químico Argonne

Em um experimento anterior, os pesquisadores forneceram ao Photosystem I elétrons de um doador de elétrons de sacrifício. "O truque era como levar dois elétrons para o catalisador em rápida sucessão, "Disse Utschig.

Os dois complexos de proteínas estão embutidos nas membranas tilacóides, como aqueles encontrados dentro dos cloroplastos criadores de oxigênio nas plantas superiores. "A membrana, que tiramos diretamente da natureza, é essencial para emparelhar os dois fotossistemas, "Disse Utschig." Ele suporta estruturalmente os dois simultaneamente e fornece um caminho direto para a transferência de elétrons entre proteínas, mas não impede a ligação do catalisador ao fotossistema I. "

De acordo com Utschig, o esquema Z - que é o nome técnico da cadeia de transporte de elétrons disparada pela luz da fotossíntese natural que ocorre na membrana do tilacóide - e o catalisador sintético se unem de maneira bastante elegante. "A beleza deste design está em sua simplicidade - você pode montar o catalisador com a membrana natural para fazer a química que deseja, " ela disse.

Uma melhoria adicional envolveu a substituição de catalisadores contendo cobalto ou níquel pelo caro catalisador de platina que havia sido usado no estudo anterior. Os novos catalisadores de cobalto ou níquel podem reduzir drasticamente os custos potenciais.

A próxima etapa da pesquisa, de acordo com Utschig, envolve a incorporação do esquema Z ligado à membrana em um sistema vivo. "Assim que tivermos um na Vivo sistema - aquele em que o processo está acontecendo em um organismo vivo - seremos realmente capazes de ver a borracha caindo na estrada em termos de produção de hidrogênio, " ela disse.