Fotossíntese artificial chocante produz combustíveis líquidos

Redação do Site Inovação Tecnológica

A fotossíntese artificial é um processo pelo qual a luz solar, o CO2 e a água são convertidos em combustíveis úteis.[Imagem: JCAP]

Combustíveis multicarbono

Químicos descobriram uma maneira nova e mais eficiente de criar combustíveis à base de carbono - como os derivados do petróleo - a partir do dióxido de carbono (CO2).

A equipe do Instituto de Tecnologia da Califórnia identificou um novo aditivo que ajuda a converter o CO2 seletivamente em combustíveis contendo múltiplos átomos de carbono, um passo importante rumo à produção de combustíveis líquidos renováveis - que não são derivados do carvão, petróleo ou gás natural.

"Os resultados foram simplesmente chocantes," disse o professor Jonas Peters. "Normalmente, nestes tipos de reações com CO2, você vê muitos subprodutos como o metano e o hidrogênio. Neste caso, a reação foi altamente seletiva para os combustíveis mais desejáveis, que contêm múltiplos carbonos - como etileno, etanol e propanol. Vimos uma conversão de 80% para esses combustíveis multicarbonos, com apenas 20% ou mais de hidrogênio e metano."

Combustíveis com múltiplos átomos de carbono são mais desejáveis porque tendem a ser líquidos - e os combustíveis líquidos armazenam mais energia por volume do que os gasosos. Por exemplo, o propanol, que é líquido e contém três átomos de carbono, armazena mais energia do que o metano, que é um gás e possui apenas um átomo de carbono.

O objetivo dos químicos é criar artificialmente combustíveis líquidos multicarbonos, para uso em transportes e geração termoelétrica, usando como ingredientes o CO2, que fornece o carbono, e a água - idealmente, tudo movido a energia solar.

Combustíveis pela via rápida

Para sintetizar os combustíveis multicarbono, a equipe usou uma solução aquosa e um eletrodo de cobre, que serviu de catalisador. O experimento em laboratório ainda não foi alimentado por energia solar.

O CO2 foi adicionado à solução, bem como uma classe de moléculas orgânicas conhecidas como arilpiridinios N-substituídos, que formaram um depósito muito fino no eletrodo. Este filme, por razões ainda não compreendidas pelos cientistas - por isso eles chamaram o resultado de "chocante" -, melhorou drasticamente a reação, produzindo seletivamente etanol, etileno e propanol.

"É fácil fazer hidrogênio nessas condições, de forma que geralmente vemos um bocado desse gás," disse Theodor Agapie, coordenador da equipe. "Mas queremos desestimular a produção de hidrogênio e favorecer a produção de combustíveis líquidos de alta densidade de energia com ligações carbono-carbono, que é exatamente o que obtivemos em nossos experimentos".

O próximo passo será descobrir como os aditivos estão otimizando a reação. Os pesquisadores também planejam testar aditivos similares para ver se eles podem melhorar ainda mais a seletividade para os combustíveis líquidos. Em última análise, esta informação poderá ajudar a viabilizar a produção de combustíveis alternativos de forma eficiente sem depender dos combustíveis fósseis.

"A natureza armazenou a energia solar sob a forma de óleo durante um longo período da história da Terra através de um processo que leva milhões de anos. Os químicos gostariam de descobrir como fazer isso muito mais rapidamente," finalizou Peters.

Bibliografia:

CO2 Reduction Selective for C2 Products on Polycrystalline Copper with N-substituted Pyridinium Additives
Zhiji Han, Ruud Kortlever, Hsiang-Yun Chen, Jonas C. Peters, Theodor Agapie
ACS Central Science
DOI: 10.1021/acscentsci.7b00180