Pre získanie energie by bola veľmi dôležitá nová metóda
Možno ste už počuli o procese, pri ktorom rastliny a niektoré ďalšie organizmy premieňajú slnečné žiarenie na chemickú energiu. Vďaka fotosyntéze, procesu, pri ktorom rastliny alebo riasy uvoľňujú kyslík (O 2) a spotrebúvajú oxid uhličitý (CO 2), život na Zemi naďalej existuje. Ale čo keby sme mohli takúto prirodzenú metódu získavania energie umelo reprodukovať?
Skupina vedcov z Chemického ústavu (IQ) Štátnej univerzity v Campinase (Unicamp) vyvinula materiály v nanometrickom meradle (miliardtá časť meradla), aby sa pokúsili umelo vykonať fotosyntézu, ktorej hlavným účelom je výroba energie.
„Na základe existujúcich poznatkov o systéme prirodzenej fotosyntézy uskutočňovaných rastlinami sa snažíme reprodukovať základné body pre funkciu fotosyntézy v umelých materiáloch, pre elektrickú energiu alebo dokonca palivo zo slnečnej energie,“ uviedol profesor Jackson Dirceu Megiatto Júnior, profesor Unicampovo IQ na Agência FAPESP.
Myšlienka umelej fotosyntézy sa začala na začiatku 20. storočia, ale považovala sa za možnú až pred niekoľkými rokmi, pričom došlo k určitým vedeckým pokrokom, ktoré podľa riaditeľa Megiatta umožnili v laboratóriu využívať slnečnú energiu a vodu na výrobu vodíka a kyslíkových plynov. .
Z inovácií sú pravdepodobne najdôležitejšie materiály katalyzátora, ktoré urýchľujú reakcie, keď sú aktivované slnečnou energiou, čím sa molekuly vody rozpadnú na vodík a kyslík.
Boli tiež vyvinuté kremíkové solárne panely, ktoré otvárajú perspektívu spojenia týchto fotoaktívnych materiálov s konvenčnými palivovými článkami - elektrochemickými článkami, ktoré premieňajú chemickú energiu na elektrickú energiu kombináciou vodíka a kyslíkových plynov a vytvárajú tak opäť molekuly vody. Podľa Dirceu Megiatta je výzvou spojiť materiály s palivovým článkom. „Ak dokážeme využiť vodík a kyslík produkovaný novými materiálmi v palivovom článku, bude možné znovu vyrábať vodu a elektrinu a uzavrieť cyklus vykonávania umelej fotosyntézy,“ uviedol.
Pri použití kremíkovej platne ako materiálu na fotosyntézu však existujú určité negatívne stránky: vysoké náklady a zložitá manipulácia s cieľom dosiahnuť požadovanú čistotu.
Alternatíva k kremíku
Hľadala sa alternatíva prírodného materiálu na výrobu umelej fotosyntézy, pretože kremíkové solárne panely vtedy neboli realizovateľné. IQ Unicampu hľadalo túto alternatívu v prírode. Nie je lepší katalyzátor ako chlorofyl, pigment, ktorý okrem toho, že dáva zelenú farbu, rastliny tiež prirodzene používajú na fotosyntézu. "Tieto molekuly sú prírodnou cestou von, aby boli schopné absorbovať slnečnú energiu." Ich proces chemickej syntézy je však náročný a nákladný, “komentoval Megiatto.
Preto vznikol umelý chlorofyl, ktorý sa nazýva porfyrín. Ľahšie sa používa a má chemickú stabilitu, ktorú prírodný chlorofyl neponúka.
„Tieto materiály, keď sú spojené s katalyzátormi, sa ukázali ako veľmi sľubné pre transformáciu slnečnej energie na chemickú prostredníctvom oxidácie molekúl vody, ale v súčasnosti sa skúmajú iba vo vodnom roztoku, a nie vo fotosyntetickom zariadení. skutočné, “povedal Megiatto.
Teraz je cieľom vytvoriť fotoaktívny polymérny film s generovanými molekulami, aby sa vytvoril pevný materiál, a uložiť ich na kovové a polovodičové dosky (elektródy) potrebné na fungovanie solárneho článku.
„Poznatky získané v tomto projekte je možné uplatniť aj v poľnohospodárskom výskume na zvýšenie výnosu rastlín používaných na výrobu biopalív,“ uzavrel Megiatto.
Zdroj: Agência Fapesp
