A nova tecnologia que aproveita a luz do sol para impulsionar reações químicas está abrindo o caminho para uma indústria de fabricação de produtos químicos mais sustentável, um dos maiores usuários de energia do mundo.

Os pesquisadores da Universidade RMIT desenvolveram um material nano-aprimorado que pode capturar 99% da luz e convertê-la em reações químicas de energia.

Além de reduzir o impacto ambiental da fabricação de produtos químicos, a inovação poderia um dia ser usada para fornecer tecnologias como melhores câmeras infravermelhas e dessalinização de água com energia solar.

Publicado hoje em Materiais de energia aplicada ACS , a pesquisa aborda o desafio de encontrar fontes alternativas de energia para a fabricação de produtos químicos, que é responsável por cerca de 10% do consumo global de energia e 7% das emissões industriais de gases de efeito estufa.

Nos E.U.A, a fabricação de produtos químicos usa mais energia do que qualquer outra indústria, responsável por 28% do consumo de energia industrial em 2017.

Embora a fotocatálise - o uso de luz para conduzir reações químicas - esteja crescendo na indústria, a eficiência e o custo continuam a ser obstáculos significativos a uma aceitação mais ampla.

O investigador principal, o professor associado Daniel Gomez, disse que a nova tecnologia maximizou a absorção de luz para converter de forma eficiente a energia da luz em energia química.

"A fabricação de produtos químicos é uma indústria com fome de energia porque os processos catalíticos tradicionais exigem aquecimento e pressão intensivos para conduzir as reações, "Gomez, um ARC Future Fellow na Escola de Ciências do RMIT, disse.

"Mas um dos grandes desafios na mudança para um futuro mais sustentável é que muitos dos materiais que são melhores para desencadear reações químicas não respondem o suficiente à luz."

"O fotocatalisador que desenvolvemos pode captar 99% da luz em todo o espectro, e 100% de cores específicas.

"É uma tecnologia escalonável e eficiente que abre novas oportunidades para o uso de energia solar - passando da geração de eletricidade para a conversão direta de energia solar em produtos químicos valiosos."

Nanotecnologia para energia solar

A pesquisa se concentrou no paládio, um elemento que é excelente na produção de reações químicas, mas geralmente não é muito responsivo à luz.

Ao manipular as propriedades ópticas das nanopartículas de paládio, os pesquisadores conseguiram tornar o material mais sensível à luz.

Embora o paládio seja raro e caro, a técnica requer apenas uma quantidade minúscula - 4 nanômetros de paládio nano-aprimorado são suficientes para absorver 99% da luz e obter uma reação química. Um cabelo humano médio, para comparação, é 100, 000 nanômetros de espessura.

Além da fabricação de produtos químicos, a inovação poderia ser desenvolvida para uma gama de outras aplicações potenciais, incluindo melhor tecnologia de visão noturna, produzindo imagens mais claras e sensíveis à luz.

Outro uso potencial é para dessalinização. O material nano-aprimorado pode ser colocado em água salgada e depois exposto à luz solar, produzindo energia suficiente para ferver e evaporar a água, separando-o do sal.

Gomez, que lidera o Laboratório de Polaritônica da RMIT, disse que a nova tecnologia pode aumentar significativamente o rendimento no setor emergente de fotocatálise, com empresas líderes atualmente produzindo cerca de 30 kg de produtos por dia usando a luz como força motriz.

"Todos nós dependemos de produtos da indústria química - de plásticos e medicamentos, aos fertilizantes e aos materiais que produzem as cores nas telas digitais, " ele disse.

"Mas, assim como o resto de nossa economia, é uma indústria atualmente movida a carbono.

"Nosso objetivo final é usar essa tecnologia para aproveitar a luz solar de forma eficiente e converter a energia solar em produtos químicos, com o objetivo de transformar esta indústria vital em uma que seja renovável e sustentável. "