A fotossíntese natural nem sempre é muito eficaz. Quando os cientistas o imitam, eles tentam tornar os processos muito mais eficientes. Crédito:Colourbox
Com a energia do sol, uma enzima especial pode converter CO 2 moléculas em ácido fórmico. Isso pode remover CO 2 e nos forneça algo mais útil.
A fotossíntese das plantas é uma das muitas maravilhas da natureza. Usando a energia da luz solar, dióxido de carbono (CO 2 ) e a água são convertidos em açúcar e outros carboidratos, bem como oxigênio.
Isso é feito por meio de uma série de processos químicos. Ao imitar partes ou toda a fotossíntese, que possamos emitir menos CO 2 ou capturar algo do que está flutuando no ar?
No mundo todo, os cientistas são inspirados pela fotossíntese. Um deles é o químico Kaiqi Xu, da Universidade de Oslo.
"Queremos usar a fotossíntese artificial porque a fotossíntese natural nem sempre é muito eficaz, "Xu diz.
Ele não diz isso para minar o próprio laboratório químico da natureza, mas não há dúvida de que há espaço para melhorias. Por exemplo, as plantas utilizam apenas 1-2 por cento da luz solar. Uma célula solar de silício utiliza entre 15 e 24 por cento.
"A fotossíntese natural pode produzir açúcares de CO2 e água. Queremos produzir algo mais útil, "Xu diz ao Titan.uio.no.
Seu doutorado é um pequeno passo no caminho para o que pode ser uma oportunidade de controlar os níveis de CO2.
Enzima de vírus ou bactéria
Xu investigou uma enzima que pode converter CO 2 em ácido fórmico, uma substância utilizada em várias formas de indústria.
As enzimas são um tipo de proteína que atua como catalisador em processos biológicos, ambos em seu corpo, nas plantas e em qualquer outro lugar. Eles se especializaram em gerar reações muito específicas.
Existem inúmeras enzimas diferentes. Xu chama sua enzima de formato desidrogenase tolerante ao oxigênio, e pertence a um grupo denominado enzimas FDH.
“A enzima que usamos é produzida por bactérias ou vírus, mas também acho que alguns cientistas usam as enzimas FDH diretamente das plantas, "Xu diz.
Sob as circunstâncias certas, A enzima FDH de Xu pode capturar o CO 2 molécula e convertê-lo em ácido fórmico. Mas para isso precisa de energia.
A mesma coisa acontece em uma célula solar
Ele obtém a energia de um nanotubo feito de nitreto de tântalo, Ta 3 N 5 , onde cada molécula consiste em três átomos do elemento tântalo e cinco átomos de nitrogênio.
"O nitreto de tântalo é um semicondutor com propriedades únicas. Ele pode absorver a luz do sol e convertê-la em energia que pode ser utilizada diretamente por nós, "Xu explica.
Quando a luz do sol atinge o nitreto de tântalo, uma quantidade exatamente apropriada de energia é emitida. É a mesma coisa que acontece em uma célula solar. Um elétron salta, mas onde uma célula solar deseja lançar o elétron em um circuito, Xu quer que ele conduza as reações químicas na enzima FDH.
"A enzima pode capturar elétrons gerados a partir do nitreto de tântalo e, em seguida, realizar a reação, "Xu diz.
Não é por acaso que ele usa nitreto de tântalo em suas pesquisas.
"O nitreto de tântalo atende a muitos dos requisitos para realizar a fotossíntese, "Xu diz.
Em parte porque tem um gap de 2,1 elétron-volts. O gap é a energia necessária para tirar um elétron de seu estado fundamental. Esta energia de 2,1 elétron-volts pode alimentar todo o processo fotossintético, incluindo a energia necessária para a enzima realizar seu trabalho.
"Então esta enzima pode converter CO 2 ao ácido fórmico, uma composição que é muito mais valiosa, "Xu diz.
Além disso, podemos nos livrar de algum CO 2 , claro, o que não é uma desvantagem em termos de mudança climática.
Pode capturar CO 2
Xu fabrica tubos muito pequenos com nitreto de tântalo. Tão pequenos que estão em nível nano. Nano significa um bilionésimo.
"Nós fazemos nanotubos de nitreto de tântalo porque os tubos têm uma área de superfície muito grande e, portanto, podem absorver mais luz solar."
Talvez a tecnologia no futuro possa contribuir para o CO 2 capturar.
"Se pudermos torná-lo uma camada fina, podemos colocá-lo em telhados e paredes que ajudarão a capturar CO 2 , "Xu diz.
"Muitos nós não sabemos"
Mas é necessária muita pesquisa antes de chegarmos lá. A enzima FDH de Xu ainda tem muitos segredos.
"Agora sabemos um pouco sobre esta enzima, mas ainda há muito que não sabemos, " ele diz.
"Se pudermos ter uma visão ainda melhor da enzima e se pudermos imitá-la, podemos fazer isso em uma escala maior. Então, pode definitivamente ajudar a controlar o CO 2 nível."
"Se pudermos torná-lo ainda mais eficiente, pode superar a função das plantas verdes, "Xu diz.
