Pesquisadores desenvolveram um conceito eficiente para transformar o dia³xido de carbono em combusta­veis limpos e sustenta¡veis, sem subprodutos ou resíduos indesejados.

Os pesquisadores, da Universidade de Cambridge, mostraram anteriormente que os catalisadores biola³gicos, ou enzimas, podem produzir combusta­veis de forma limpa usando fontes de energia renova¡veis , mas com baixa eficiência.

Sua pesquisa mais recente melhorou a eficiência da produção de combusta­vel em 18 vezes em um ambiente de laboratório, demonstrando que as emissaµes poluentes de carbono podem ser transformadas em combusta­veis verdes de forma eficiente, sem desperda­cio de energia. Os resultados são relatados em dois artigos relacionados na Nature Chemistry e Proceedings of the National Academy of Sciences .

A maioria dos manãtodos para converter CO 2 em combusta­vel também produz subprodutos indesejados, como o hidrogaªnio. Os cientistas podem alterar as condições químicas para minimizar a produção de hidrogaªnio, mas isso também reduz o desempenho da conversão de CO 2 : para que um combusta­vel mais limpo possa ser produzido, mas ao custo da eficiência.

A prova de conceito desenvolvida por Cambridge baseia-se em enzimas isoladas de bactanãrias para alimentar as reações químicas que convertem CO 2 em combusta­vel, um processo chamado eletra³lise . As enzimas são mais eficientes do que outros catalisadores, como o ouro, mas são altamente sensa­veis ao ambiente qua­mico local. Se o ambiente local não for exatamente correto, as enzimas se desfazem e as reações químicas são lentas.

Os pesquisadores de Cambridge, trabalhando com uma equipe da Universidade Nova de Lisboa, em Portugal, desenvolveram um manãtodo para melhorar a eficiência da eletra³lise ajustando as condições da solução para alterar o ambiente local das enzimas.

"As enzimas evolua­ram ao longo de milhões de anos para serem extremamente eficientes e seletivas, e são a³timas para a produção de combusta­vel porque não hásubprodutos indesejados", disse Esther Edwardes Moore, do Departamento de Quí­mica Yusuf Hamied de Cambridge, primeiro autor do artigo PNAS . "No entanto, a sensibilidade enzima¡tica apresenta um conjunto diferente de desafios. Nosso manãtodo leva em conta essa sensibilidade, de modo que o ambiente local seja ajustado para corresponder a s condições ideais de trabalho da enzima".

Os pesquisadores usaram manãtodos computacionais para projetar um sistema para melhorar a eletra³lise do CO 2 . Usando o sistema baseado em enzimas, onívelde produção de combusta­vel aumentou 18 vezes em comparação com a solução de referaªncia atual.

Para melhorar ainda mais o ambiente local, a equipe mostrou como duas enzimas podem trabalhar juntas, uma produzindo combusta­vel e a outra controlando o meio ambiente. Eles descobriram que, ao adicionar outra enzima, acelerou as reações, aumentando a eficiência e reduzindo os subprodutos indesejados.

"Acabamos com o combusta­vel que quera­amos, sem produtos secunda¡rios e apenas perdas marginais de energia, produzindo combusta­veis limpos com eficiência máxima", disse o Dr. Sam Cobb, primeiro autor do artigo Nature Chemistry . "Ao nos inspirarmos na biologia, isso nos ajudara¡ a desenvolver melhores sistemas de catalisadores sintanãticos , que éo que precisaremos se quisermos implantar a eletra³lise de CO 2 em grande escala."

"A eletra³lise tem um papel importante na redução das emissaµes de carbono", disse o professor Erwin Reisner, que liderou a pesquisa. "Em vez de capturar e armazenar CO 2 , que consome muita energia, demonstramos um novo conceito para capturar carbono e fazer dele algo útil de maneira eficiente em termos energanãticos."

Os pesquisadores dizem que o segredo para uma eletra³lise de CO 2 mais eficiente estãonos catalisadores. Houve grandes melhorias no desenvolvimento de catalisadores sintanãticos nos últimos anos, mas eles ainda estãoaquanãm das enzimas usadas neste trabalho.

"Uma vez que vocêconsegue fazer catalisadores melhores, muitos dos problemas com a eletra³lise do CO 2 simplesmente desaparecem", disse Cobb. "Estamos mostrando a  comunidade cienta­fica que, uma vez que possamos produzir os catalisadores do futuro, seremos capazes de acabar com muitos dos compromissos que estãosendo feitos atualmente, já que o que aprendemos com as enzimas pode ser transferido para catalisadores sintanãticos."

"Uma vez que projetamos o conceito, a melhoria no desempenho foi surpreendente", disse Edwardes Moore. "Eu estava preocupado que passara­amos anos tentando entender o que estava acontecendo nonívelmolecular, mas uma vez que realmente apreciamos a influaªncia do ambiente local, ela evoluiu muito rapidamente."

"No futuro, queremos usar o que aprendemos para enfrentar alguns problemas desafiadores com os quais os atuais catalisadores de última geração lutam, como o uso de CO 2 diretamente do ar, pois essas são condições em que as propriedades das enzimas como catalisadores ideais pode realmente brilhar", disse Cobb.