Professor Yutaka Amao do Centro de Pesquisa em Fotossíntese Artificial da Universidade da Cidade de Osaka e Ryohei Sato, um primeiro ano de doutorado Aluno da Escola de Pós-Graduação em Ciências com especialização em Física e Química, revelam que o catalisador formato desidrogenase reduz o dióxido de carbono diretamente em ácido fórmico.

O desenvolvimento de um catalisador eficaz é uma etapa importante na criação de um sistema de fotossíntese artificial que usa a luz solar para converter dióxido de carbono em moléculas orgânicas. A formato desidrogenase (FDH) é um catalisador que acelera a reação de conversão de dióxido de carbono (CO ₂ ) em ácido fórmico (meio de armazenamento de energia de hidrogênio etc.). No entanto, até agora os detalhes de como isso aconteceu não eram claros. O grupo de pesquisa dissolveu o FDH em uma solução líquida e o dióxido de carbono foi injetado na solução para o evento de reação.

Em liquido, o dióxido de carbono existe em duas formas adicionais além de si mesmo - um íon biocarbonato e um íon carbonato. Até agora, não se sabia qual dessas três formas é reduzida e convertida em ácido fórmico. Ao alterar a quantidade de cada tipo de dióxido de carbono na solução líquida e controlá-los com precisão, o grupo descobriu que o próprio dióxido de carbono é reduzido diretamente a ácido fórmico após investigar sua reação com FDH.

Os resultados desta pesquisa foram publicados no New Journal of Chemistry publicado pela Royal Society of Chemistry (RSC).

Com o desenvolvimento da ciência e tecnologia, é necessário se preparar para a próxima geração, resolvendo prontamente os graves problemas de hoje, ou seja, o aquecimento global devido aos gases de efeito estufa, processamento de grandes quantidades de resíduos industriais, e o esgotamento das energias fósseis, como petróleo e carvão. É essencial construir um sistema de reciclagem de energia com baixo impacto ambiental e desenvolver um sistema de conversão de energia que use efetivamente gases de efeito estufa, como o dióxido de carbono.

CO ₂ tem uma meta de redução definida em escala global. É possível regular e reduzir CO ₂ emissões, mas como usá-lo como matéria-prima e convertê-lo em substâncias úteis também é uma questão importante. Essas são as circunstâncias que chamaram a atenção para a tecnologia de fotossíntese artificial, que usa a energia solar para converter o dióxido de carbono em um combustível utilizável.

Este grupo de pesquisa visa melhorar drasticamente o catalisador 'formato desidrogenase, 'que promove a reação de conversão de dióxido de carbono em ácido fórmico - usado como combustível, produtos químicos, e como meio de armazenamento de energia. Sabe-se que o dióxido de carbono existe em um líquido como o íon biocarbonato (HCO ₃ ^- ) e íon carbonato (CO ₃ ^- ) além de si mesmo. Contudo, quando uma reação na solução é catalisada pela formato desidrogenase, não estava claro qual das 3 formas de CO ₂ foi reduzido a ácido fórmico.

Alterando a quantidade dessas três formas de CO ₂ na solução líquida e controlando-os com formato desidrogenase, Este estudo mostrou que eles são reduzidos a ácido fórmico apenas quando a proporção de dióxido de carbono é grande, como mostrado na figura. Quando o dióxido de carbono na solução foi alterado para um bicarbonato e carbonato, não foi reduzido a ácido fórmico.

Acreditamos que essa descoberta nos guiará no desenvolvimento e design de catalisadores que ajudarão a criar um sistema de fotossíntese artificial que converte de forma eficiente o dióxido de carbono em moléculas orgânicas.