Pesquisadores do Laboratório Nacional Brookhaven, do Departamento de Energia dos EUA, e do Virginia Tech, desenvolveram um sistema de fotossíntese artificial para criar combustível à base de hidrogênio.
Diferente da fotossíntese natural, que converte a energia solar, dióxido de carbono e água em glicose, para fornecer energia às plantas, liberando oxigênio no processo, o modelo criado pelos cientistas converte energia solar em química, produzindo hidrogênio.
Os pesquisadores enfrentaram consideráveis desafios ao tentar replicar artificialmente o processo de fotossíntese. Mas, por meio de uma “supramolécula”, que imita a fotossíntese das plantas, eles conseguiram utilizar a luz solar para produzir hidrogênio. Este, por sua vez, um dia poderia ser utilizado como combustível.
Enquanto a fotossíntese natural requer que as plantas, por meio de centenas de moléculas de pigmento (clorofila e outras), absorvam a luz solar em comprimentos de ondas específicos, o modelo artificial exige a concepção de um sistema molecular que possa absorver a luz, transportar e separar a carga elétrica e direcionar reações produtivas de combustível de forma síncrona para converter a energia solar em química eficientemente.
Para que isso fosse possível, os pesquisadores projetaram uma supramolécula capaz de fazer todas essas coisas. Basicamente, ela é baseada em um fotocatalisador – um material que acelera as reações químicas ao absorver a luz. Ele contém centros catalíticos de luz feitos de íons de rutênio, conectados a outro centro feito de ródio. A molécula de ponte que liga os dois metais transfere os elétrons do rutênio para o catalisador de ródio, onde o hidrogênio é produzido.
Contudo, os pesquisadores criaram duas versões dessas supramoléculas – uma com seis centros de rutênio e a outra com apenas três. Eles descobriram que aquelas com seis centros de absorção de luz, produziram mais hidrogênio do que o sistema com apenas três centros, uma vez que permaneceram estáveis por mais tempo (cerca de 10 horas).
Logo, a molécula com seis rutênios funcionou melhor porque era mais pobre em elétrons, o que significa que era mais receptiva ao recebimento deles do que sua contraparte menor. Os cientistas concluíram que as descobertas sobre como essas supramoléculas funcionam poderiam incentivar estudos adicionais sobre essa essa ideia de fotossíntese artificial para colheita de luz e produção de combustível no futuro.
