Tecnologia Científica

Uma próxima etapa na produção de combustível Bionic Leaf renovável
Novo sistema de fotossíntese artificial pode usar água impura, aumentando o potencial de uso
Por Juan Siliezar - 21/03/2021


Patterson Rockwood Professor de Energia Daniel Nocera. Foto de arquivo de Rose Lincoln / Harvard

Há alguns anos, o químico de Harvard Daniel Nocera , junto com colaboradores da Harvard Medical School, criou um sistema que usa a luz solar para dividir as moléculas de água e combiná-las com o dióxido de carbono do ar para produzir combustível renovável. O sistema, conhecido como Folha Biônica, superou a eficiência da fotossíntese, o sistema pelo qual as plantas e alguns outros organismos convertem a energia da luz solar em energia química na forma de açúcar. Em um novo artigo, publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences, os pesquisadores abordam como usar a água do mar para alimentar a Folha Biônica. Nocera, o professor de energia da Patterson Rockwood, conversou com os jornalistas para responder a perguntas sobre sua pesquisa e os últimos avanços do projeto Bionic Leaf.   

Perguntas & Respostas
Daniel Nocera


Sua pesquisa se concentra no armazenamento de energia renovável como a eólica e a solar. Você pode detalhar o que é armazenamento escalonável de energia e por que precisamos dele?

NOCERA: Armazenamento escalável de energia é o armazenamento de energia que todos podem usar. Precisa penetrar na sociedade e deslocar a atual infraestrutura de energia, que é baseada no carbono. Quase toda a energia que você usa é energia armazenada. Por exemplo, quando temos luzes acesas, tudo vem de uma usina que está usando uma fonte de carbono para gerar eletricidade. As duas formas mais populares de armazenar energia são baterias e combustíveis. O que as pessoas não percebem é que as baterias têm uma capacidade de armazenamento limitada. As melhores baterias armazenam energia 50 a 100 vezes menos do que o combustível. Pegue um Tesla. Você está entrando em uma bateria enorme. É nisso que você está sentado: uma bateria enorme que está substituindo o pequeno tanque de gasolina na parte de trás do seu carro. Não importa o que aconteça, as baterias atingem seu limite e precisam ser recarregadas, assim como seu telefone. Os combustíveis têm muito mais capacidade de armazenar energia, que é quando você chega à peça escalonável. A quantidade de energia de que precisaremos no futuro para reduzir drasticamente as emissões de gases de efeito estufa terá a ver com combustíveis e não pode ser baseada em carbono, porque isso continuará contribuindo para o aquecimento do clima.

Em 2016, seu laboratório cocriou um sistema para fotossíntese artificial. Você pode explicar como funciona e a próxima etapa do sistema apresentada neste novo artigo?

NOCERA: A água é feita de H 2 O - dois hidrogênio e um oxigênio. O que você faz é usar a luz do sol para reorganizar as ligações da água e produzir hidrogênio e oxigênio. Você pode usar o hidrogênio como combustível por meio de células de combustível. Isso leva o hidrogênio e o oxigênio do ar e então gera eletricidade. Fizemos isso anos atrás com o sistema de Folha Artificial que desenvolvemos. É completamente renovável porque quando você pega o hidrogênio que ele produz e o recombina com o oxigênio, você obtém água, ou se você tem hidrogênio como combustível diretamente, ou em combinação com dióxido de carbono para fazer um combustível líquido, e então você queima isso combustível, você recebe a água de volta. Você não está usando a água, está dando um ciclo.

Na maioria dos outros catalisadores que dividem a água, a água precisa vir de ambientes intocados ou eles corroem. Meu grupo criou o que é chamado de catalisadores de autocura e eles se corrigem em tempo real. Como eles se autocuram, você não precisa usar fontes de água pura. Afinal, quase 97% da água do mundo é impura. Isso é o que adicionamos ao nosso sistema nesta abordagem mais recente. Ele combina osmose direta, para purificar a água, com a divisão da água para que você possa pegar a água suja e depois levá-la a um estágio de água limpa, que é então dividida para formar hidrogênio e oxigênio.

“Essa [pesquisa] também pode beneficiar muitos outros campos. É assim que a ciência funciona. Você faz uma descoberta, e então ela abre novos caminhos de trabalho para outros cientistas. ”


Você diz que o grande impacto disso, em escala, poderia ser sobre as nações pobres sem infraestrutura para ter água potável facilmente acessível?

NOCERA: sim. Muitas pessoas argumentam que esse tipo de sistema visando fontes impuras não é necessário e que há água limpa suficiente quando você a purifica industrialmente, como aqui nos Estados Unidos. O que todo mundo esquece é que a maior parte do mundo que precisa de energia limpa são as partes mais pobres sem isso infraestrutura industrial. O problema é sempre que você entra nessas discussões, é sobre onde você mora aqui e agora, e muitos podem não considerar outros lugares, e são esses lugares que estão impulsionando o futuro da energia. No final do dia, precisamos ser capazes de ter um processo de armazenamento de energia que seja distribuído e funcione com qualquer coisa. E tudo é ar, água suja e luz do sol. É sobre isso que este artigo fala. Nós inventamos muitas maneiras de usar qualquer fonte de água e esta é outra maneira diferente de usar qualquer fonte de água. 

Quais são as próximas etapas neste projeto, além de tentar encontrar maneiras de dimensioná-lo?

NOCERA: Essa pesquisa foi impulsionada pelo Office of Naval Research porque a Marinha atua muito em água do mar. Eles queriam ver se podemos gerar oxigênio durante o voo para os mergulhadores. O subproduto da divisão da água é o oxigênio. Falamos sobre o valor do processo de divisão da água para produzir hidrogênio, mas para a Marinha é o oxigênio que tem valor. Esse sistema poderia pegar água do mar e convertê-la em oxigênio puro para que os mergulhadores pudessem respirar. A próxima etapa do projeto para mim é me concentrar em obter oxigênio respirável da água suja. Isso também pode beneficiar muitos outros campos. É assim que a ciência funciona. Você faz uma descoberta e então ela abre novos caminhos de trabalho para outros cientistas.

Esta entrevista foi ligeiramente editada para maior clareza.

 

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