Novo estudo avança para conseguir converter luz solar em combustível
A conversão de luz solar em combustível é essencial para o desenvolvimento da energia limpa que, consequemente, freia as mudanças climáticas
atualizado
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Imagine transformar a luz solar em algum tipo de energia química útil. Isso já é possível e é feito através de um processo chamado fotocatálise. Ela ocorre quando o brilho do Sol chega a um material fotocatalisador e agita seus elétrons, que ajudam a criar reações químicas capazes de produzir combustíveis ou outras substâncias industriais úteis.
Em outras palavras, a fotocatálise ocorre quando uma partícula de luz (fóton) chega no material; a luminosidade agita o elétron do material e ele salta de posição. A depender do tempo que elétron e lacuna positiva deixada por ele fiquem separados, a reação química ocorre.
Entre os fotocatalisadores (substâncias usadas para aumentar a velocidade do processo) mais promissores, está a poliheptazina imida, que pertence à família dos nitretos de carbono. Além de conseguir absorver luz, ela é um material barato e não tóxico.
No entanto, em muitos exemplares de nitretos de carbono, o elétron voltava muito rápido para a lacuna e a energia se transformava apenas em luz ou calor, ao invés de ocorrer a reação. Em um novo estudo, os pesquisadores viram que adicionar íons metálicos positivos na poliheptazina imida melhorou o desempenho do processo e conseguiu produzir energia química útil.
“As poliheptazinas imidas contendo íons metálicos carregados positivamente exibem uma separação de cargas notavelmente melhorada. Essa característica as torna altamente adequadas para aplicações práticas”, afirma a primeira autora do estudo, Zahra Hajiahmadi, em comunicado.
O trabalho liderado pelo Centro para Compreensão de Sistemas Avançados (Casus, na sigla em inglês) teve os resultados publicados no Journal of the American Chemical Society em 7 de janeiro.
Como transformar luz solar em combustível
Como a estrutura da poliheptazina imida tem poros de carga negativa, a ideia de colocar íons metálicos positivos para ajudar a melhorar a divisão das cargas, o tempo de separação entre elétrons e lacunas e, consequentemente, a eficiência da reação química.
Para testar a ideia, os pesquisadores criaram simulações computacionais avançadas. Elas revelaram que a inclusão de íons metálicos causavam alterações estruturais consideráveis, ajudando até a captura da luz ser mais eficiente.
Em seguida, foram feitos oito materiais de poliheptazina imida, com íons metálicos distintos. O objetivo era avaliar a capacidade de catalisar durante a produção de peróxido de hidrogênio, também conhecida como água oxigenada. Os resultados mostraram que as reações ocorreram com sucesso.
“Se ainda havia alguma dúvida sobre as poliheptazinas imidas serem uma das plataformas mais promissoras para tecnologias fotocatalíticas de próxima geração, acredito que este trabalho as dissipou. O caminho para o desenvolvimento direcionado de fotocatalisadores de poliheptazina imida eficientes para reações sustentáveis está agora mais claro. Acredito firmemente que ele será trilhado com frequência e sucesso”, afirma um dos autores do estudo, Thomas D. Kühne.
Com o sucesso do experimento, o objetivo dos pesquisadores é aplicar a fotocatálise na transformação de gás carbônico em combustível, o que seria mais um passo rumo ao desenvolvimento de energia limpa.
