Sob luz verde e auxiliado por um líquido iônico, nanopartículas de ouro, fundo, emprestar elétrons para converter moléculas de CO2, as esferas vermelhas e cinzas no centro, a moléculas de combustível de hidrocarbonetos mais complexas. Crédito:Imagem cortesia de Sungju Yu, Jain Lab da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign
Químicos da Universidade de Illinois produziram combustíveis com sucesso usando água, dióxido de carbono e luz visível através da fotossíntese artificial. Ao converter o dióxido de carbono em moléculas mais complexas como o propano, a tecnologia de energia verde está agora um passo mais perto de usar o excesso de CO 2 para armazenar energia solar - na forma de ligações químicas - para uso quando o sol não está brilhando e em horários de pico de demanda.
As plantas usam a luz solar para conduzir as reações químicas entre a água e o CO 2 para criar e armazenar energia solar na forma de glicose com alta densidade energética. No novo estudo, os pesquisadores desenvolveram um processo artificial que usa a mesma porção de luz verde do espectro de luz visível usado pelas plantas durante a fotossíntese natural para converter CO 2 e água em combustível, em conjunto com nanopartículas de ouro ricas em elétrons que funcionam como um catalisador. As novas descobertas são publicadas na revista Nature Communications .
“O objetivo aqui é produzir complexos, hidrocarbonetos liquefáveis do excesso de CO 2 e outros recursos sustentáveis, como luz solar, "disse Prashant Jain, professor de química e co-autor do estudo. "Os combustíveis líquidos são ideais porque são mais fáceis, mais seguro e mais econômico para o transporte do que o gás e, porque eles são feitos de moléculas de cadeia longa, contêm mais ligações - o que significa que empacotam energia de maneira mais densa. "
No laboratório de Jain, Sungju Yu, um pesquisador de pós-doutorado e primeiro autor do estudo, usa catalisadores de metal para absorver a luz verde e transferir elétrons e prótons necessários para reações químicas entre CO 2 e água - preenchendo o papel do pigmento clorofila na fotossíntese natural.
Jain, deixou, e Yu realizando experimentos de fotossíntese artificial usando luz verde. Crédito:Fred Zwicky
Nanopartículas de ouro funcionam particularmente bem como um catalisador, Jain disse, porque suas superfícies interagem favoravelmente com o CO 2 moléculas, são eficientes na absorção de luz e não se quebram ou se degradam como outros metais que podem manchar facilmente.
Existem várias maneiras de liberar a energia armazenada nas ligações do combustível de hidrocarboneto. Contudo, o método convencional fácil de combustão acaba produzindo mais CO 2 - o que é contraproducente para a noção de coleta e armazenamento de energia solar em primeiro lugar, Jain disse.
Professor de química Prashant Jain, deixou, e o pesquisador de pós-doutorado Sungju Yu desenvolveram um processo de fotossíntese artificial que converte o excesso de CO2 em combustíveis valiosos, trazendo a tecnologia verde um passo mais perto do armazenamento de energia solar em grande escala. Crédito:Fred Zwicky
"Ha outro, usos potenciais mais não convencionais dos hidrocarbonetos criados a partir deste processo, "ele disse." Eles poderiam ser usados para alimentar células de combustível para a produção de corrente elétrica e voltagem. Existem laboratórios em todo o mundo tentando descobrir como a conversão de hidrocarboneto em eletricidade pode ser conduzida de forma eficiente, "Jain disse.
Tão emocionante quanto o desenvolvimento deste CO 2 - para combustível líquido pode ser para tecnologia de energia verde, os pesquisadores reconhecem que o processo de fotossíntese artificial de Jain não é nem de longe tão eficiente quanto nas plantas.
"Precisamos aprender como ajustar o catalisador para aumentar a eficiência das reações químicas, "ele disse." Então, podemos começar o trabalho árduo de determinar como aumentar a escala do processo. E, como qualquer tecnologia de energia não convencional, haverá muitas questões de viabilidade econômica a serem respondidas, também."
