Um gás amplamente utilizado que atualmente é produzido a partir de combustíveis fósseis pode, em vez disso, ser feito por uma 'folha artificial' que usa apenas a luz solar, dióxido de carbono e água, e que poderia eventualmente ser usado para desenvolver uma alternativa sustentável de combustível líquido à gasolina.

O dispositivo neutro em carbono estabelece uma nova referência no campo de combustíveis solares, depois que pesquisadores da Universidade de Cambridge demonstraram que ele pode produzir diretamente o gás - chamado de gás de síntese - de uma forma simples e sustentável.

Em vez de funcionar com combustíveis fósseis, a folha artificial é alimentada por luz solar, embora ainda funcione de forma eficiente em dias nublados e nublados. E ao contrário dos processos industriais atuais para a produção de gás de síntese, a folha não libera nenhum dióxido de carbono adicional na atmosfera. Os resultados são relatados no jornal Materiais da Natureza .

Syngas é atualmente feito de uma mistura de hidrogênio e monóxido de carbono, e é usado para produzir uma variedade de commodities, como combustíveis, farmacêuticos, plásticos e fertilizantes.

"Você pode não ter ouvido falar do gás de síntese em si, mas todos os dias, você consome produtos que foram criados com ele. Ser capaz de produzi-lo de forma sustentável seria uma etapa crítica para fechar o ciclo global do carbono e estabelecer uma indústria química e de combustível sustentável, "disse o autor sênior Professor Erwin Reisner do Departamento de Química de Cambridge, que passou sete anos trabalhando para esse objetivo.

O dispositivo que Reisner e seus colegas produziram é inspirado na fotossíntese - o processo natural pelo qual as plantas usam a energia da luz solar para transformar dióxido de carbono em alimento.

Na folha artificial, dois absorvedores de luz, semelhantes às moléculas das plantas que coletam a luz do sol, são combinados com um catalisador feito de cobalto, elemento naturalmente abundante.

Quando o dispositivo está imerso em água, um absorvedor de luz usa o catalisador para produzir oxigênio. O outro realiza a reação química que reduz o dióxido de carbono e a água em monóxido de carbono e hidrogênio, formando a mistura de gás de síntese.

Como um bônus adicional, os pesquisadores descobriram que seus absorvedores de luz funcionam mesmo sob os baixos níveis de luz solar em um dia chuvoso ou nublado.

"Isso significa que você não está limitado a usar essa tecnologia apenas em países quentes, ou apenas operando o processo durante os meses de verão, "disse o estudante de doutorado Virgil Andrei, primeiro autor do artigo. "Você poderia usá-lo do amanhecer ao anoitecer, em qualquer lugar do mundo. "

A pesquisa foi realizada no Laboratório Christian Doppler de Química SynGas Sustentáveis ​​do Departamento de Química da Universidade. Foi co-financiado pelo governo austríaco e pela empresa petroquímica austríaca OMV, que busca formas de tornar seu negócio mais sustentável.

"A OMV tem apoiado entusiasticamente o Laboratório Christian Doppler nos últimos sete anos. A pesquisa fundamental da equipe para produzir gás de síntese como base para combustível líquido de forma neutra em carbono é inovadora, "disse Michael-Dieter Ulbrich, Conselheiro Sênior da OMV.

Outros dispositivos de 'folha artificial' também foram desenvolvidos, mas geralmente só produzem hidrogênio. Os pesquisadores de Cambridge dizem que a razão pela qual eles foram capazes de produzir gás de síntese de forma sustentável é a combinação de materiais e catalisadores que eles usaram.

Estes incluem absorvedores de luz perovskita de última geração, que fornecem uma alta fotovoltagem e corrente elétrica para alimentar a reação química pela qual o dióxido de carbono é reduzido a monóxido de carbono, em comparação com os absorventes de luz feitos de silicone ou materiais sensibilizados com corantes. Os pesquisadores também usaram cobalto como catalisador molecular, em vez de platina ou prata. O cobalto não é apenas de baixo custo, mas é melhor na produção de monóxido de carbono do que outros catalisadores.

A equipe agora está procurando maneiras de usar sua tecnologia para produzir uma alternativa sustentável de combustível líquido à gasolina.

Syngas já é usado como um bloco de construção na produção de combustíveis líquidos. "O que gostaríamos de fazer a seguir, em vez de primeiro fazer gás de síntese e depois convertê-lo em combustível líquido, é fazer o combustível líquido em uma etapa a partir de dióxido de carbono e água, "disse Reisner, que também é membro do St John's College.

Embora grandes avanços estejam sendo feitos na geração de eletricidade a partir de fontes de energia renováveis, como a energia eólica e fotovoltaica, Reisner diz que o desenvolvimento da gasolina sintética é vital, já que a eletricidade atualmente só pode satisfazer cerca de 25% de nossa demanda total de energia global. “Há uma grande demanda por combustíveis líquidos para movimentar o transporte pesado, transporte e aviação de forma sustentável, " ele disse.

“Nosso objetivo é criar produtos de forma sustentável como o etanol, que pode ser facilmente usado como combustível, "disse Andrei." É um desafio produzi-lo em uma etapa a partir da luz do sol usando a reação de redução do dióxido de carbono. Mas estamos confiantes de que estamos indo na direção certa, e que temos os catalisadores certos, portanto, acreditamos que seremos capazes de produzir um dispositivo que possa demonstrar esse processo em um futuro próximo. "