Folhas artificiais poderão finalmente sair dos laboratórios

Redação do Site Inovação Tecnológica -  26/02/2019

Na folha artificial bioinspirada, o CO2 (bolas vermelhas e pretas) entra na folha quando a água (bolas brancas e vermelhas) evapora do fundo da folha. Um fotossistema artificial (círculo roxo no centro da folha), feito de um absorvedor de luz revestido com catalisadores, converte CO2 em CO e quebra as moléculas de água (mostradas como bolas vermelhas duplas) usando a luz solar. [Imagem: Meenesh Singh]

Folhas artificiais na natureza

Pesquisadores da Universidade de Illinois, nos EUA, propuseram uma solução que pode trazer as folhas artificiais para fora dos laboratórios.

Eles criaram uma folha artificial biomimética que absorve o dióxido de carbono (CO2) do ar com uma eficiência pelo menos 10 vezes maior do que as folhas naturais, e então converte o gás de efeito estufa em combustível.

Folhas artificiais são dispositivos projetados para imitar a fotossíntese, o processo pelo qual as plantas usam a água e o dióxido de carbono do ar para produzir carboidratos usando a energia solar.

Contudo, mesmo as folhas artificiais de última geração, que prometem reduzir o dióxido de carbono da atmosfera, só funcionam em laboratório porque só conseguem absorver dióxido de carbono ultrapuro, obtido em tanques pressurizados, mas não no ar ambiente.

Funcionamento da folha artificial

Meenesh Singh e Aditya Prajapati propuseram resolver esse problema encapsulando uma folha artificial tradicional dentro de uma cápsula transparente feita de uma membrana semipermeável de resina de amônia quaternária preenchida com água.

A membrana permite que a água do interior evapore quando aquecida pela luz solar. À medida que a água passa pela membrana, ela retira seletivamente o dióxido de carbono do ar.

A unidade fotossintética artificial dentro da cápsula é composta por um absorvedor de luz revestido com catalisadores, que convertem o dióxido de carbono em monóxido de carbono, que pode então ser coletado e usado como base para a criação de vários combustíveis sintéticos. Também se produz oxigênio, que pode ser coletado ou liberado no meio ambiente.

"Envelopando a tecnologia tradicional de folhas artificiais dentro dessa membrana especializada, a unidade inteira é capaz de funcionar do lado de fora, como uma folha natural," disse Singh.

Estrutura da folha artificial. [Imagem: Aditya Prajapati/Meenesh R. Singh]

Árvore artificial

De acordo com os cálculos da dupla, 360 folhas artificiais, cada uma com 1,7 metro de comprimento e 0,2 metro de largura, produziriam cerca de meia tonelada de monóxido de carbono por dia, que poderia ser usado como base para combustíveis sintéticos. Cobrindo uma área de 500 metros quadrados, em um dia essas 360 folhas artificiais seriam capazes de reduzir os níveis de dióxido de carbono em 10% no ar circundante em um raio de 100 metros da "árvore artificial".

"Nosso projeto conceitual utiliza materiais e tecnologia prontamente disponíveis que, quando combinados, podem produzir uma folha artificial pronta para ser implantada fora do laboratório, onde pode desempenhar um papel significativo na redução de gases de efeito estufa na atmosfera," disse Singh.

Um inconveniente do projeto é o uso da amônia quaternária, que é um composto altamente tóxico, embora seja largamente utilizado pela indústria como desinfetante.

Bibliografia:

Assessment of Artificial Photosynthetic Systems for Integrated Carbon Capture and Conversion
Aditya Prajapati, Meenesh R. Singh
Sustainable Chemistry & Engineering
DOI: 10.1021/acssuschemeng.8b04969