Os pesquisadores da Universidade de Cambridge e da Universidade da Califórnia, Berkeley, desenvolveram uma maneira prática de produzir hidrocarbonetos – moléculas feitas de carbono e hidrogênio – movidos exclusivamente pelo sol.

O dispositivo que eles desenvolveram combina uma 'folha' absorvente de luz feita de um material de célula solar de alta eficiência chamado perovskita, com um catalisador de nanoflor de cobre, para converter dióxido de carbono em moléculas úteis. Ao contrário da maioria dos catalisadores de metal, que só podem converter CO? em moléculas de carbono único, as flores de cobre permitem a formação de hidrocarbonetos mais complexos com dois átomos de carbono, como etano e etileno — blocos de construção essenciais para combustíveis líquidos, produtos químicos e plásticos.

Quase todos os hidrocarbonetos atualmente derivam de combustíveis fósseis, mas o método desenvolvido pela equipe de Cambridge-Berkeley resulta em produtos químicos e combustíveis limpos feitos de CO2, água e glicerol – um composto orgânico comum – sem nenhuma emissão adicional de carbono. Os resultados são relatados no periódico Nature Catalysis .

O estudo se baseia no trabalho anterior da equipe sobre folhas artificiais , que se inspiram na fotossíntese: o processo pelo qual as plantas convertem a luz solar em alimento. “Queríamos ir além da redução básica de dióxido de carbono e produzir hidrocarbonetos mais complexos, mas isso requer significativamente mais energia”, disse o Dr. Virgil Andrei do Departamento de Química Yusuf Hamied de Cambridge, o principal autor do estudo.

Andrei, pesquisador do St John's College, em Cambridge, realizou o trabalho como parte do programa de intercâmbio Winton Cambridge-Kavli ENSI no laboratório do professor Peidong Yang na Universidade da Califórnia, em Berkeley.

Ao acoplar um absorvedor de luz de perovskita com o catalisador nanoflower de cobre, a equipe conseguiu produzir hidrocarbonetos mais complexos. Para melhorar ainda mais a eficiência e superar os limites de energia da divisão da água, a equipe adicionou eletrodos de nanofios de silício que podem oxidar glicerol. Essa nova plataforma produz hidrocarbonetos com muito mais eficiência — 200 vezes melhor do que os sistemas anteriores para divisão de água e dióxido de carbono.

A reação não apenas aumenta o desempenho da redução de CO?, mas também produz produtos químicos de alto valor, como glicerato, lactato e formato, que têm aplicações em produtos farmacêuticos, cosméticos e síntese química.

“O glicerol é normalmente considerado resíduo, mas aqui ele desempenha um papel crucial na melhoria da taxa de reação”, disse Andrei. “Isso demonstra que podemos aplicar nossa plataforma a uma ampla gama de processos químicos além da conversão de resíduos. Ao projetar cuidadosamente a área de superfície do catalisador, podemos influenciar quais produtos geramos, tornando o processo mais seletivo.”

Embora a seletividade atual de CO2 para hidrocarboneto permaneça em torno de 10%, os pesquisadores estão otimistas sobre melhorar o design do catalisador para aumentar a eficiência. A equipe prevê aplicar sua plataforma a reações orgânicas ainda mais complexas, abrindo portas para inovação na produção química sustentável. Com melhorias contínuas, esta pesquisa pode acelerar a transição para uma economia circular e neutra em carbono.

“Este projeto é um excelente exemplo de como parcerias globais de pesquisa podem levar a avanços científicos impactantes”, disse Andrei. “Ao combinar a expertise de Cambridge e Berkeley, desenvolvemos um sistema que pode remodelar a maneira como produzimos combustíveis e produtos químicos valiosos de forma sustentável.”

A pesquisa foi apoiada em parte pelo Programa Winton para a Física da Sustentabilidade, pelo St John's College, pelo Departamento de Energia dos EUA, pelo Conselho Europeu de Pesquisa e pela Pesquisa e Inovação do Reino Unido (UKRI).