fotossíntese artificial

Grande avanço na fotossíntese artificial

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/04/2015

O sistema tem quatro componentes: (1) captura da energia solar, (2) geração de elétrons livres redutores, (3) redução do CO2 em intermediários biossintéticos e (4) produção de compostos químicos de uso industrial.[Imagem: Berkeley Lab]

Bactérias com semicondutores

Pesquisadores desenvolveram um sistema híbrido formado por uma floresta de nanofios semicondutores e bactérias que, atuando em conjunto, imitam o processo fotossintético natural pelo qual as plantas usam a energia do Sol para sintetizar carboidratos a partir do dióxido de carbono (CO2) e da água.

E com uma grande vantagem: este sistema de fotossíntese artificial sintetiza dióxido de carbono e água em acetato, o elemento mais comum em uso hoje para a biossíntese.

Isto está sendo considerado um avanço significativo no campo da fotossíntese artificial porque o sistema pode capturar as emissões de dióxido de carbono antes que elas sejam lançadas na atmosfera e, em seguida, alimentado por energia solar, converter o CO2 em produtos químicos importantes, incluindo plásticos biodegradáveis, precursores de medicamentos e até mesmo combustíveis líquidos.

"Acreditamos que o nosso sistema é um salto revolucionário no campo da fotossíntese artificial. Nosso sistema tem o potencial de fundamentalmente mudar a indústria química e do petróleo, na medida que podemos produzir produtos químicos e combustíveis de uma forma totalmente renovável, em vez de extraí-los do subsolo," entusiasma-se o professor Peidong Yang, dos Laboratórios Berkeley, nos Estados Unidos.

Fotossíntese artificial

"Na fotossíntese natural, as folhas capturam a energia solar e o dióxido de carbono é reduzido e combinado com água para a síntese de produtos moleculares que formam a biomassa," explica Christopher Chang, outro membro da equipe.

Imagem da floresta de nanofios envoltos pelas populações de bactérias usadas para a sintetização química. [Imagem: Berkeley Lab]

"No nosso sistema, os nanofios coletam a energia solar e liberam os elétrons para as bactérias, onde o dióxido de carbono é reduzido e combinado com água para a síntese de uma variedade de produtos químicos específicos e de alto valor agregado," completou.

A abordagem usada pela equipe é vista como promissora para vários campos: ascélulas solares de nanofios estão entre as recordistas em termos de eficiência. Além disso, esses nanofios podem ser usados como "antenas" para capturar a energia solar. Enquanto isso, a junção debactérias com nanopartículas promete viabilizar a criação de "materiais vivos", que poderão ser adaptados para vários usos.

Combinando matrizes de nanofios biocompatíveis com um grupo restrito de bactérias (Sporomusa ovata e E. coli geneticamente modificadas para sintetizar produtos químicos selecionados), o novo sistema de fotossíntese artificial oferece uma abordagem absolutamente benéfica para o meio ambiente: a energia solar "verde" evita que o dióxido de carbono seja liberado na atmosfera e ainda o transforma em produtos químicos que precisariam de mais petróleo e gás natural para serem produzidos.

O desafio da equipe agora é otimizar o rendimento do sistema e ampliá-lo para a produção de quantidades de produtos químicos industrialmente significativas.

Bibliografia:

Nanowire-bacteria hybrids for unassisted solar carbon dioxide fixation to value-added chemicals
Chong Liu, Joseph J. Gallagher, Kelsey K. Sakimoto, Eva M. Nichols, Christopher J. Chang, Michelle C. Y. Chang, Peidong Yang
Nano Letters
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b01254