Nova metoda bi bila zelo pomembna za pridobivanje energije
Morda ste že slišali za postopek, s katerim rastline in nekateri drugi organizmi spreminjajo sončno svetlobo v kemično energijo. Zahvaljujoč fotosintezi, postopku, v katerem rastline ali alge sproščajo kisik (O 2) in porabljajo ogljikov dioksid (CO 2), življenje na Zemlji še naprej obstaja. Kaj pa, če bi lahko umetno reproducirali tako naraven način pridobivanja energije?
Skupina raziskovalcev s Kemijskega inštituta (IQ) Državne univerze v Campinasu (Unicamp) je razvila materiale v nanometričnem merilu (milijarditi del metra), da bi poskušala umetno izvesti fotosintezo z glavnim namenom proizvodnje energije.
"Na podlagi obstoječega znanja o naravnem sistemu fotosinteze, ki ga izvajajo rastline, poskušamo reproducirati bistvene točke za fotosintetsko funkcijo v umetnih materialih, za električno energijo ali celo gorivo iz sončne energije," je povedal Jackson Dirceu Megiatto Júnior, profesor Unicampov IQ, do Agência FAPESP.
Zamisel o umetni fotosintezi se je začela v začetku 20. stoletja, vendar se je štela za možno šele pred nekaj leti, z nekaterimi znanstvenimi dosežki, ki so v laboratoriju po besedah direktorja Megiattoja lahko uporabljali sončno energijo in vodo za tvorjenje vodikovih in kisikovih plinov. .
Med novostmi so morda glavni materiali katalizatorji, ki pospešijo reakcije, ko jih aktivira sončna energija, pri čemer molekule vode razbijejo na vodik in kisik.
Razviti so bili tudi silicijevi sončni kolektorji, ki odpirajo perspektivo povezovanja teh fotoaktivnih materialov z običajnimi gorivnimi celicami - elektrokemijskimi celicami, ki kemično energijo pretvarjajo v električno s kombiniranjem vodikovih in kisikovih plinov, da ponovno tvorijo molekule vode. Dirceu Megiatto pravi, da je izziv povezati materiale z gorivno celico. "Če bomo lahko v gorivni celici uporabili vodik in kisik, ki nastanejo iz novih materialov, bo mogoče spet ustvariti vodo in elektriko in zaključiti krog izvajanja umetne fotosinteze," je dejal.
Obstaja pa nekaj negativnih točk pri uporabi silicijeve plošče kot materiala za fotosintezo: visoki stroški in težko ravnanje za doseganje želene čistosti.
Alternativa siliciju
Za umetno fotosintezo so iskali alternativo naravnega materiala, saj silicijeve sončne celice takrat niso bile izvedljive. Unicampov IQ je to alternativo iskal v naravi. Ni boljšega katalizatorja od klorofila, pigmenta, ki poleg zelene barve rastline naravno uporabljajo tudi za fotosintezo. »Te molekule so naravni izhod, da lahko absorbira sončno energijo. Njihov postopek kemične sinteze pa je težaven in drag, «je komentiral Megiatto.
Zato je nastal umetni klorofil, imenovan porfirin. Je enostavnejši za uporabo in ima kemično stabilnost, ki je naravni klorofil ne ponuja.
»Ti materiali so, ko so povezani s katalizatorji, zelo obetavni za pretvorbo sončne energije v kemično energijo z oksidacijo molekul vode, vendar jih trenutno preučujejo samo v vodni raztopini in ne v fotosintetski napravi. resnično, «je dejal Megiatto.
Zdaj je cilj ustvariti fotoaktivni polimerni film z ustvarjenimi molekulami, da se razvije trdna snov in jih odloži na kovinske in polprevodniške plošče (elektrode), potrebne za delovanje sončne celice.
"Znanje, pridobljeno s tem projektom, lahko uporabimo tudi v kmetijskih raziskavah za povečanje donosa rastlin, ki se uporabljajo za proizvodnjo biogoriv," je zaključil Megiatto.
Vir: Agência Fapesp
