Energia

Fotossíntese artificial produz etileno limpo dia e noite

Redação do Site Inovação Tecnológica -  18/12/2017

A equipe agora pretende ampliar a produção de etileno e usar a técnica para produzir combustíveis líquidos, como etanol e propanol. [Imagem: NUS]

Etileno solar

Uma equipe da Universidade Nacional de Cingapura (NUS) desenvolveu um protótipo de reator que imita a fotossíntese natural para produzir etileno usando apenas luz solar, água e dióxido de carbono.

O etileno, que é o bloco básico do polietileno, é uma substância química produzida em grandes quantidades para fabricação de plásticos, borracha e fibras. A demanda global da substância deverá exceder 220 milhões de toneladas até 2020.

A produção industrial atual de etileno emprega o craqueamento de combustíveis fósseis a vapor entre 750 °C e 950 °C, o que consome uma grande quantidade de energia e deixa uma pegada de carbono significativa, emitindo cerca de duas toneladas de dióxido de carbono (CO₂) por cada tonelada de etileno produzido.

O novo método produz etileno a temperatura e pressão ambiente usando produtos químicos benignos, podendo ser ampliado para fornecer uma alternativa mais ecológica e sustentável ao método atual de produção de etileno.

Fotossíntese artificial

Dan Ren e seus colegas primeiro projetaram um catalisador de cobre que, quando alimentado por eletricidade, gera etileno a partir de uma mistura de dióxido de carbono e água. O catalisador foi colocado em um sistema que produz a eletricidade usando energia solar, o que torna o dispositivo mais uma alternativa no campo da chamada fotossíntese artificial.

O reator conduz a reação com uma eficiência faradaica de 30% de etileno com base na quantidade de elétrons gerados a partir da energia solar. A eficiência energética global solar-etileno é comparável ao nível de eficiência energética da fotossíntese natural pelas plantas. É um tanto baixo para o padrão da indústria química, mas mais do que satisfatório para um primeiro protótipo e para o nível que se tem alcançado em outros experimentos de fotossíntese artificial.

A equipe também incorporou uma bateria no protótipo para obter uma produção estável e contínua de etileno, um desafio fundamental nos sistemas de fotossíntese artificial. A bateria armazena o excesso de energia solar coletada durante o dia para alimentar o dispositivo durante a noite ou sob pouca luz, garantindo que as operações não sejam interrompidas por diferentes intensidades de luz solar ao longo do dia.

A equipe agora pretende ampliar a produção de etileno, bem como empregar sistemas similares para produzir combustíveis líquidos, como etanol e propanol.

Bibliografia:

Continuous Production of Ethylene from Carbon Dioxide and Water Using Intermittent Sunlight
Dan Ren, Nicholas Wei Xian Loo, Luo Gong, Boon Siang Yeo
Sustainable Chemistry & Engineering
Vol.: 5 (10), pp 9191-9199
DOI: 10.1021/acssuschemeng.7b02110