Cientistas do Trinity College Dublin deram um passo gigante para resolver um enigma que forneceria ao mundo totalmente renovável, energia limpa, da qual a água seria o único resíduo.

Reduzindo o dióxido de carbono da humanidade (CO ₂ ) emissões são indiscutivelmente o maior desafio que a civilização do século 21 enfrenta - especialmente considerando a população global cada vez maior e as demandas elevadas de energia que vêm com ela.

Um farol de esperança é a ideia de que poderíamos usar eletricidade renovável para dividir a água (H ₂ O) para produzir hidrogênio rico em energia (H ₂ ), que poderia então ser armazenado e usado em células de combustível. Esta é uma perspectiva especialmente interessante em uma situação em que as fontes de energia eólica e solar produzem eletricidade para dividir a água, pois isso nos permitiria armazenar energia para uso quando essas fontes renováveis ​​não estiverem disponíveis.

O problema essencial, Contudo, é que a água é muito estável e requer uma grande quantidade de energia para se fragmentar. Um obstáculo particularmente importante a ser eliminado é a energia ou "potencial excessivo" associado à produção de oxigênio, que é a reação de gargalo na divisão da água para produzir H ₂ .

Embora certos elementos sejam eficazes para dividir a água, como Rutênio ou Irídio (dois dos chamados metais nobres da tabela periódica), estes são proibitivamente caros para comercialização. De outros, opções mais baratas tendem a sofrer em termos de eficiência e / ou robustez. Na verdade, Atualmente, ninguém descobriu catalisadores com boa relação custo-benefício, altamente ativo e robusto por períodos de tempo significativos.

Então, como você resolve esse enigma? Pare antes que você imagine jalecos, copos, copos e cheiros engraçados; esse trabalho foi feito inteiramente por meio de um computador.

Ao reunir químicos e físicos teóricos, a equipe da Trinity por trás da mais recente descoberta combinou inteligência química com computadores muito poderosos para encontrar um dos "santo graal" da catálise.

O time, liderado pelo professor Max García-Melchor, fez uma descoberta crucial ao investigar moléculas que produzem oxigênio:a ciência tem subestimado a atividade de alguns dos catalisadores mais reativos e, como resultado, o temido obstáculo do "superpotencial" agora parece mais fácil de superar. Além disso, no refinamento de um modelo teórico há muito aceito usado para prever a eficiência de catalisadores de divisão de água, eles tornaram incomensuravelmente mais fácil para as pessoas (ou supercomputadores) pesquisarem o indescritível catalisador da "bala verde".

Autor principal, Michael Craig, Trindade, está animado para colocar esse insight em uso. Ele disse:"Nós sabemos o que precisamos otimizar agora, portanto, é apenas uma questão de encontrar as combinações certas. "

A equipe agora pretende usar a inteligência artificial para colocar um grande número de metais e ligantes abundantes na terra (que os colam para gerar os catalisadores) em um caldeirão antes de avaliar qual das combinações quase infinitas rende a maior promessa.

Em combinação, o que antes parecia uma tela vazia agora se parece mais com uma pintura por números, pois a equipe estabeleceu princípios fundamentais para o design de catalisadores ideais.

O professor Max García-Melchor acrescentou:"Dada a necessidade cada vez mais urgente de encontrar soluções de energia verde, não é nenhuma surpresa que os cientistas tenham, por algum tempo, procurado por um catalisador mágico que nos permitiria dividir a água eletroquimicamente em um custo-benefício, maneira confiável. Contudo, não é exagero dizer que antes essa caça era o mesmo que procurar uma agulha em um palheiro. Ainda não ultrapassamos a linha de chegada, mas reduzimos significativamente o tamanho do palheiro e estamos convencidos de que a inteligência artificial nos ajudará a colher muito feno restante. "

Ele também enfatizou que:"Esta pesquisa é extremamente empolgante por uma série de razões e seria incrível desempenhar um papel no sentido de tornar o mundo um lugar mais sustentável. Além disso, isso mostra o que pode acontecer quando pesquisadores de diferentes disciplinas se reúnem para aplicar seus conhecimentos para tentar resolver um problema que afeta a cada um de nós. "

O professor Max García-Melchor é professor assistente de Ussher em química na Trinity e autor sênior da pesquisa de referência que acaba de ser publicada em um importante jornal internacional, Nature Communications .