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Nova folha artificial usa luz solar para transformar dióxido de carbono em combustível

Não há dúvida de que a mudança climática é um problema muito sério e agravante. Segundo um relatório recente do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), mesmo que todas as nações industrializadas do mundo se tornassem neutras em carbono da noite para o dia, o problema continuaria a piorar. Em resumo, não basta parar de bombear megatons de CO2 na atmosfera; também precisamos começar a remover o que já colocamos lá.

É aqui que a técnica conhecida como captura de carbono ou remoção de carbono entra em jogo. Seguindo a sugestão da natureza, uma equipe internacional de pesquisadores da Universidade de Waterloo, Ontário, criou uma folha artificial que imita as habilidades de remoção de carbono da natureza real.

Mas, em vez de transformar o CO2 atmosférico em uma fonte de combustível, a folha o converte em um combustível alternativo útil. A pesquisa da equipe foi descrita em um artigo publicado recentemente na revista Nature Energy.

A equipe foi liderada por Yimin A. Wu, pesquisador do Centro de Materiais em Nanoescala no Laboratório Nacional de Argonne (ANL), em Illinois, e professor de engenharia do Instituto Waterloo de Nanotecnologia (WIN). Ele se juntou a pesquisadores de ambas as instituições, bem como da California State University (Northridge) e da City University de Hong Kong.

Na natureza, as plantas convertem CO2 e água na atmosfera em glicose e oxigênio através do processo de fotossíntese. Isso é possível graças ao pigmento clorofila, que absorve a luz do Sol em vários comprimentos de onda (azul violeta e vermelho alaranjado) para alimentar as reações químicas. A glicose é então usada pelas plantas como fonte de combustível, enquanto o gás oxigênio é liberado.

Como Wu explicou, ele e sua equipe usaram a mesma idéia para projetar suas folhas artificiais, que dependem de um processo muito semelhante, mas produzem produtos finais diferentes. "Chamamos de folha artificial porque imita folhas reais e o processo de fotossíntese", disse ele. "Uma folha produz glicose e oxigênio. Produzimos metanol e oxigênio".

A chave do processo em que Wu e seus colegas trabalham desde 2015 é o óxido cuproso, um pó vermelho barato que é quimicamente projetado para ter o maior número possível de partículas de oito lados. Este pó é criado por uma reação química quando glicose, acetato de cobre, hidróxido de sódio e dodecilsulfato de sódio são adicionados à água que foi aquecida a uma temperatura especificada. O pó é então adicionado à água, onde serve como catalisador à medida que o dióxido de carbono é bombeado e um simulador solar lança um feixe de luz branca na solução.

A reação química resultante produz gás oxigênio através da fotossíntese enquanto a solução de CO2, água e pó é convertida em metanol. Como o metanol tem um ponto de ebulição mais baixo que a água, a solução é aquecida e o metanol é coletado à medida que evapora.

Esse processo reflete uma pesquisa semelhante sendo conduzida na Universidade de Cambridge, no Reino Unido, onde os pesquisadores desenvolveram um dispositivo que usa a fotossíntese produzida pela luz solar e absorvedores de luz de cobalto para transformar água e gás CO2 em syngas. Esta substância é feita a partir de uma mistura de hidrogênio e monóxido de carbono e é usada na fabricação de combustíveis alternativos, produtos farmacêuticos, plásticos e fertilizantes.

É também semelhante ao conceito de árvore artificial desenvolvido por Klaus Lackner, diretor do Centro Lenfest de Energia Sustentável da Universidade de Columbia. Anos atrás, Lackner propôs um método em que árvores com folhas de plástico revestidas com resina podiam remover até 100 vezes mais CO2 do ar do que as árvores naturais. Depois que as folhas absorvem o máximo de dióxido de carbono possível, elas são colocadas na água para criar biocombustíveis.

Um processo como esse é emocionante por dois motivos. Antes de tudo, remover o dióxido de carbono (o principal contribuinte para o aquecimento global) da atmosfera ajudará a retardar as mudanças climáticas. Segundo, os combustíveis alternativos resultantes permitirão que as pessoas continuem confiando em automóveis não elétricos, dando-nos mais tempo para fazer a transição para uma vida neutra em carbono.

No futuro, serão tomadas medidas adicionais para aumentar o rendimento de metanol e comercializar o processo patenteado, para que possa ser usado para fins industriais. Além de veículos e "fazendas de carbono" urbanas, esse processo pode ser usado em usinas de energia e outras fontes importantes de poluição para remover simultaneamente o CO2 do ar e também produzir biocombustíveis. "Estou extremamente empolgado com o potencial dessa descoberta para mudar o jogo", disse Wu. "A mudança climática é um problema urgente e podemos ajudar a reduzir as emissões de CO2 e, ao mesmo tempo, criar um combustível alternativo".