Cientistas se aproximam da fotossíntese artificial

Gareth Cook

Há um século, os químicos têm um sonho aparentemente impossível: capturar os reluzentes raios de sol em um frasco de água e transformá-los em combustível.

Esse passe de mágica, que toda árvore e qualquer planta de vaso é capaz de fazer sem esforço, seria uma fonte não poluente inexaurível de energia para todas as máquinas da humanidade ­se os cientistas conseguissem copiá-lo.

Daniel Nocera, professor de química do MIT, divulgará na sexta-feira (7), pela revista "Science", que deu um passo importante nesta busca, desenvolvendo uma técnica que utiliza a luz para extrair hidrogênio de um líquido. Hidrogênio é um gás que se queima de forma limpa.

"Isto é realmente excitante", disse James McCusker, professor adjunto de química da Universidade Estadual de Michigan. "As idéias que estão apresentando servirão de base para novos avanços tecnológicos".

Já se fala de uma economia baseada no hidrogênio, quando o mundo não mais depender de combustíveis fósseis obtidos da vida vegetal em decomposição. Para tornar isso realidade, Nocera e outros cientistas que trabalham com a "fotossíntese artificial" estão correndo para descobrir o segredo da natureza, antes que a sociedade queime a energia armazenada por incontáveis gerações de plantas.

"Estamos vivendo com a luz do sol capturada há milhões de anos atrás", disse John Sofranko, diretor executivo do Instituto Americano de Engenheiros Químicos.

Os cientistas disseram que a descoberta de Nocera está longe de resolver o problema energético e é muito ineficiente para ser usada comercialmente, mas representa a primeira vez que a luz foi usada para gerar gás hidrogênio pela adição de pequena quantidade de catalisador a um líquido. Como o catalisador pode ser reutilizado, como acontece com as plantas, o processo, teoricamente, poderia ser usado para gerar grandes quantidades de hidrogênio com a luz.

"Ele realmente abriu uma porta, dando aos químicos nova maneira de atacar o problema", disse McCusker, que escreveu um comentário sobre o artigo da "Science", ressaltando sua importância.

Uma árvore comum de bordo faz extração de energia solar parecer incrivelmente simples. Na primavera, as folhas pontudas da árvore se espalham, para coletar raios solares, combinando dióxido e carbono e água para criar açúcares que armazenam energia. O processo é tão eficiente que a árvore pode sobreviver longos invernos, muito tempo depois que seus coletores de energia mudaram de cor e caíram por terra.

Os detalhes da fotossíntese, no entanto, são incrivelmente complexos, com moléculas fazendo uma dança longa e precisamente coreografada, que se desenvolveu em um processo evolutivo de bilhões de anos.

Ao tentar copiar essa dança, os avanços foram lentos. Em 1998, Thomas Moore e uma equipe de pesquisadores da Universidade Estadual do Arizona anunciaram que haviam alcançado um marco importante, usando a luz e uma membrana artificial para formar a molécula chamada "ATP", que é o armazém biológico de energia.

A descoberta gerou excitação, por suas potenciais aplicações como combustível de miniaturas de máquinas, uma área de extensa pesquisa.

A reação, no entanto, não funcionava com água e dióxido de carbono e, portanto, ficou aquém da eficiência simples da fotossíntese.

Nocera disse que havia escolhido uma estratégia diferente porque a fotossíntese em uma folha depende de uma vasta rede de minúsculas membranas.

"Se você olha uma folha de perto, parece algo como a cidade de Nova York", comparou. "É uma gigantesca questão de arquitetura".

Ao invés disso, Nocera concentrou-se em descobrir uma forma de usar a luz para dividir a água em seus componentes, hidrogênio e oxigênio. Estes, então, poderiam ser combinados para gerar energia. É assim que funcionam as células de combustível, como as utilizadas por foguetes espaciais. As células de combustível, por sua vez, têm como subproduto a água, que, com a luz, poderia ser dividida novamente em seus componentes, completando um ciclo que faria da luz eletricidade sem desperdício.

Na mais recente pesquisa, Nocera foi capaz de criar uma espécie de molécula, usando um metal chamado ródio, que libera o hidrogênio de uma solução ácida quando iluminada pela luz.

Os próximos passos, disse, serão aprimorar a molécula para que possa fazer a mesma coisa com a água, ao invés de solução ácida, e descobrir uma molécula que faça um processo análogo para extrair gás oxigênio da água.

Existe pequena chance de que Nocera, com uma vida de trabalho, consiga realizar tanto quanto uma única folha de grama.

Tradução: Deborah Weinberg

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