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    Movendo folhas artificiais para fora do laboratório e no ar

    Um artificial, folha bio-inspirada. O dióxido de carbono (bolas vermelhas e pretas) entra na folha à medida que a água (bolas brancas e vermelhas) evapora da parte inferior da folha. Um fotossistema artificial (círculo roxo no centro da folha) feito de um absorvedor de luz revestido com catalisadores converte dióxido de carbono em monóxido de carbono e converte água em oxigênio (mostrado como duas bolas vermelhas) usando a luz solar. Crédito:Meenesh Singh

    As folhas artificiais imitam a fotossíntese - o processo pelo qual as plantas usam água e dióxido de carbono do ar para produzir carboidratos usando a energia do sol. Mas mesmo folhas artificiais de última geração, que prometem reduzir o dióxido de carbono da atmosfera, só funcionam no laboratório porque usam puro, dióxido de carbono pressurizado de tanques.

    Mas agora, pesquisadores da Universidade de Illinois em Chicago propuseram uma solução de design que poderia trazer folhas artificiais do laboratório para o meio ambiente. Sua folha melhorada, que usaria dióxido de carbono - um potente gás de efeito estufa - do ar, seria pelo menos 10 vezes mais eficiente do que as folhas naturais na conversão de dióxido de carbono em combustível. Suas descobertas são relatadas no jornal Química e Engenharia Sustentáveis ​​da ACS .

    "Até aqui, todos os projetos de folhas artificiais testados em laboratório usam dióxido de carbono de tanques pressurizados. Para implementar com sucesso no mundo real, esses dispositivos precisam ser capazes de extrair dióxido de carbono de fontes muito mais diluídas, como ar e gás de combustão, que é o gás emitido por usinas de energia a carvão, "disse Meenesh Singh, professor assistente de engenharia química na UIC College of Engineering e autor correspondente no artigo.

    Desprender o suprimento de dióxido de carbono pressurizado dessas folhas significa que elas devem ter uma maneira de coletar e concentrar o dióxido de carbono do ar para conduzir suas reações fotossintéticas artificiais.

    Singh e seu colega Aditya Prajapati, um estudante de graduação em seu laboratório, propuseram resolver este problema encapsulando uma folha artificial tradicional dentro de uma cápsula transparente feita de uma membrana semipermeável de resina de amônio quaternária e preenchida com água. A membrana permite que a água de dentro evapore quando aquecida pela luz solar. Conforme a água sai pela membrana, ele retira seletivamente o dióxido de carbono do ar. A unidade fotossintética artificial dentro da cápsula é composta por um absorvedor de luz revestido com catalisadores que convertem o dióxido de carbono em monóxido de carbono, que pode ser desviado e usado como base para a criação de vários combustíveis sintéticos. O oxigênio também é produzido e pode ser coletado ou liberado no ambiente circundante.

    "Ao envolver a tecnologia tradicional de folha artificial dentro desta membrana especializada, toda a unidade é capaz de funcionar do lado de fora, como uma folha natural, "Singh disse.

    De acordo com seus cálculos, 360 folhas, cada um com 1,7 metros de comprimento e 0,2 metros de largura, produziria cerca de meia tonelada de monóxido de carbono por dia, que poderia ser usada como base para combustíveis sintéticos. Trezentas e sessenta dessas folhas artificiais cobrindo uma área de 500 metros quadrados seriam capazes de reduzir os níveis de dióxido de carbono em 10 por cento no ar circundante dentro de 100 metros da matriz em um dia.

    "Nosso projeto conceitual usa materiais e tecnologia disponíveis, que quando combinados podem produzir uma folha artificial que está pronta para ser implantada fora do laboratório, onde pode desempenhar um papel significativo na redução dos gases de efeito estufa na atmosfera, "Singh disse.


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