O gás de síntese movido a energia solar pode reciclar o dióxido de carbono em combustíveis e produtos químicos úteis, mostrou uma equipe internacional de pesquisadores.
"Se pudermos gerar gás de síntese a partir do dióxido de carbono utilizando apenas energia solar, podemos usá-lo como precursor do metanol e outros produtos químicos e combustíveis. Isso reduzirá significativamente o CO₂ geral emissões", disse Zetian Mi, professor de engenharia elétrica e de computação da Universidade de Michigan, que liderou o estudo publicado na revista Proceedings of the National Academy of Science .

Composto principalmente de hidrogênio e monóxido de carbono com um pouco de metano, o gás de síntese é comumente derivado de combustíveis fósseis com a ajuda da eletricidade. Além disso, muitas vezes são adicionados produtos químicos tóxicos para tornar o processo mais eficiente.

"Nosso novo processo é realmente muito simples, mas é empolgante porque não é tóxico, é sustentável e muito econômico", disse Roksana Rashid, primeira autora do estudo, que realizou os experimentos como estudante de doutorado em engenharia elétrica e de computação na Universidade McGill no Canadá.

Para criar um processo que usa apenas energia solar, o grupo de Mi superou a dificuldade de dividir as moléculas de dióxido de carbono, que estão entre as mais estáveis ​​do universo. Para isso, eles salpicaram uma floresta de nanofios semicondutores com nanopartículas. Essas nanopartículas, feitas de ouro revestido com óxido de cromo, atraíram as moléculas de dióxido de carbono e as dobraram, enfraquecendo as ligações entre o carbono e o oxigênio.

Os nanofios de nitreto de gálio usaram a energia da luz para liberar elétrons e os espaços carregados positivamente que eles deixam para trás, conhecidos como buracos. Os buracos dividem as moléculas de água, separando os prótons (hidrogênio) do oxigênio. Então, nos catalisadores de metal, os elétrons dividem o dióxido de carbono, produzindo monóxido de carbono e às vezes atraindo o hidrogênio livre para produzir metano. Processos estão em desenvolvimento para separar o oxigênio dos outros gases.

“Nossa tecnologia lança luz sobre como construir a produção distribuída de gás de síntese a partir do ar, água e luz solar”, disse Baowen Zhou, coautor correspondente do estudo com Mi e ex-pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Mi na Universidade McGill e na U-M.

Ao alterar a proporção de ouro para óxido de cromo nas nanopartículas, a equipe de Mi conseguiu controlar as quantidades relativas de hidrogênio e monóxido de carbono produzidas na reação. Isso é importante porque a proporção de hidrogênio para monóxido de carbono afeta a facilidade de produzir um tipo de combustível ou produto químico.

"O que é surpreendente é a sinergia entre ouro e óxido de cromo para fazer o CO₂ redução para syngas eficiente e ajustável. Isso não era possível com um único catalisador de metal", disse Mi. "Isso abre muitas oportunidades interessantes que não foram consideradas anteriormente".

A configuração de syngas ajustável da Mi usa processos de fabricação industrial padrão e é escalável. Embora Rashid tenha usado água destilada neste experimento, espera-se que a água do mar e outras soluções eletrolíticas também funcionem, e Mi as usou em estudos relacionados à divisão de água.

"O semicondutor que usamos como absorvedor de luz é baseado em silício e nitreto de gálio, que são os semicondutores mais comumente produzidos, e usamos muito pouco material para o nitreto de gálio. Cada nanofio tem cerca de um micrômetro de espessura", disse Mi.

O próximo objetivo de Mi é aumentar a eficiência do dispositivo, que atualmente é de 0,89%. Quando 10% da energia luminosa for convertida em energia química, ele espera que a tecnologia possa ver a tecnologia ser adotada para energia renovável, semelhante às células solares. + Explorar mais

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