Ny metode ville være veldig viktig for å skaffe energi
Du har kanskje hørt om prosessen der planter og noen andre organismer gjør sollys til kjemisk energi. Takket være fotosyntese, en prosess der planter eller alger frigjør oksygen (O 2) og forbruker karbondioksid (CO 2), fortsetter livet på jorden å eksistere. Men hva om vi kunstig kunne reprodusere en slik naturlig metode for å skaffe energi?
En gruppe forskere fra Institute of Chemistry (IQ) ved State University of Campinas (Unicamp) utviklet materialer i nanometrisk skala (milliarddel av måleren) for å prøve å utføre fotosyntese kunstig, med hovedformålet å produsere energi.
"Basert på den eksisterende kunnskapen om det naturlige fotosyntese-systemet som er utført av planter, prøver vi å reprodusere de viktigste punktene for fotosyntetisk funksjon i kunstige materialer, for elektrisk energi eller til og med drivstoff fra solenergi," sa Jackson Dirceu Megiatto Júnior, professor Unicamp's IQ, til Agência FAPESP.
Ideen om kunstig fotosyntese startet på begynnelsen av 1900-tallet, men det ble bare ansett som mulig for noen få år siden, med noen vitenskapelige fremskritt som gjorde det mulig i laboratoriet å bruke solenergi og vann til å generere hydrogen og oksygengasser, ifølge regissør Megiatto. .
Av innovasjonene er kanskje de viktigste katalysatormaterialene som akselererer reaksjonene når de aktiveres av solenergi, og bryter vannmolekylene i hydrogen og oksygen.
Silisium solcellepaneler har også blitt utviklet, og åpner for et perspektiv for å koble disse fotoaktive materialene til konvensjonelle brenselceller - elektrokjemiske celler som omdanner kjemisk energi til elektrisk energi ved å kombinere hydrogen og oksygengasser for å danne vannmolekyler igjen. I følge Dirceu Megiatto er utfordringen å koble materialene til en brenselcelle. "Hvis vi klarer å bruke hydrogen og oksygen som produseres av nye materialer i en brenselcelle, vil det være mulig å generere vann og strøm igjen og lukke syklusen for å utføre kunstig fotosyntese," sa han.
Imidlertid er det noen negative poeng ved å bruke silisiumplaten som et materiale for fotosyntese: høye kostnader og vanskelig håndtering for å oppnå ønsket renhet.
Alternativ til silisium
Et alternativ av naturlig materiale ble søkt for å produsere kunstig fotosyntese, siden silisium solcellepaneler ikke var mulig på den tiden. Unicamps IQ søkte dette alternativet i naturen. Det er ingen bedre katalysator enn klorofyll, et pigment som i tillegg til å gi grønn farge, også brukes naturlig av planter for fotosyntese. “Disse molekylene er naturens vei ut for å kunne absorbere solenergi. Deres kjemiske synteseprosess er imidlertid vanskelig og kostbar, kommenterte Megiatto.
Derfor ble det laget en kunstig klorofyll, kalt porfyrin. Det er lettere å bruke og har en kjemisk stabilitet som naturlig klorofyll ikke gir.
“Disse materialene, når de er koblet til katalysatorer, har vært veldig lovende for transformasjon av solenergi til kjemisk energi gjennom oksidasjon av vannmolekyler, men for øyeblikket studeres de bare i vandig løsning og ikke i en fotosyntetisk enhet. ekte, ”sa Megiatto.
Nå er målet å danne en fotoaktiv polymerfilm med de genererte molekylene, for å utvikle et fast materiale og legge dem på metalliske og halvlederplater (elektroder), som er nødvendige for å fungere for en solcelle.
"Kunnskapen som tilegnes i dette prosjektet kan også brukes i jordbruksforskning for å øke utbyttet av planter som brukes til produksjon av biodrivstoff", konkluderte Megiatto.
Kilde: Agência Fapesp
