De acordo com pt.wedoany.com-Pesquisadores da Universidade de Nottingham, no Reino Unido, desenvolveram um material catalisador movido a energia solar que, sob a ação de um único fóton, reduz simultaneamente o dióxido de carbono e oxida resíduos orgânicos, gerando produtos químicos valiosos em ambas as reações. Os resultados foram publicados na revista Communications Materials, do grupo Nature Publishing.
Este reator fotoquímico (PEC) sem polarização é composto por dois compartimentos interligados, cada um contendo o novo catalisador desenvolvido. Quando a luz solar incide sobre um dos compartimentos, cada fóton impulsiona a oxidação de uma molécula de resíduo biológico, e os elétrons liberados são transferidos para o segundo compartimento, onde reduzem o dióxido de carbono (CO₂) a formato. Todo o processo gera dois produtos úteis a partir da energia de um único fóton: um produto químico derivado de gases de efeito estufa, amplamente utilizado em têxteis, tintas e medicamentos; e um precursor derivado de resíduos biológicos, que pode ser empregado na fabricação de plásticos de base biológica de próxima geração.
O Dr. Madasamy Thangamuthu, assistente de pesquisa da Faculdade de Química da Universidade de Nottingham, responsável pelo projeto do reator PEC e do catalisador, explicou que o núcleo do processo é um fotoânodo nanoestruturado feito de semicondutores de nitreto de carbono e óxido de tungstênio, revestido com uma camada aprimorada de óxido de cobalto e acoplado a um cátodo no segundo compartimento. Quando um fóton da luz solar atinge o fotoânodo, o processo é iniciado, gerando um elétron que é transferido para o cátodo para reduzir o CO₂, enquanto as lacunas restantes no fotoânodo oxidam simultaneamente moléculas de ácido 5-hidroximetil-2-furanoico (HMFA).
Testes mostraram que este reator PEC alcançou cerca de 93% de eficiência na conversão de CO₂ em formato e cerca de 95% na oxidação de biomassa, demonstrando um uso altamente eficiente da energia dos fótons. Como a conversão é impulsionada apenas pela energia solar, sem necessidade de calor ou eletricidade adicionais, o método oferece um novo caminho para a produção sustentável de produtos químicos.
O professor assistente da Faculdade de Química, Dr. Vincenzo Taresco, destacou que a produção sustentável de polímeros é um dos principais desafios atuais. Embora a química de materiais avance rapidamente, ainda são necessárias novas estratégias para impulsionar reações de forma eficiente. O processo limpo utilizando luz solar garante que a energia sustentável impulsione a química sustentável.
Ao contrário de muitos catalisadores existentes que dependem de materiais caros ou escassos, os novos catalisadores desenvolvidos pela equipe da Universidade de Nottingham são feitos de elementos abundantes na Terra, tornando-os mais adequados para aplicações em larga escala. Uma avaliação do ciclo de vida confirmou ainda os benefícios ambientais do processo, destacando seu potencial na produção de produtos químicos de baixo carbono. No futuro, o sistema de catalisadores poderá ser ampliado para uso industrial.
O professor associado da Faculdade de Química e especialista em catálise heterogênea, Dr. Jesum Alves Fernandes, acredita que o método de fabricação do catalisador é crucial para o sucesso futuro desta tecnologia. A abordagem única da equipe para montar átomos metálicos em superfícies — ajustando tamanho, forma e composição — é essencial para expandir este trabalho para outros processos químicos e aprimorar ainda mais a utilização de CO₂. A equipe já havia relatado anteriormente a montagem de catalisadores a partir de átomos individuais em superfícies para fabricar catalisadores eficientes para produção de hidrogênio e conversão de CO₂ em metanol.
Os pesquisadores acreditam que este método pode ser ainda mais desenvolvido e integrado a fontes industriais de CO₂ e biorrefinarias, permitindo uma produção química distribuída e sustentável. O professor de nanomateriais da Faculdade de Química, Andrei Khlobystov, afirmou que esta descoberta abre novas oportunidades para capturar diretamente a luz solar e enfrentar simultaneamente dois desafios globais.
Este trabalho é apoiado pelo projeto financiado pelo programa EPSRC "Átomos Metálicos em Superfícies e Interfaces para um Futuro Sustentável (MASI)", representando um passo importante na redução da dependência de metais caros na produção de hidrogênio, contribuindo para uma economia circular e de baixo carbono.
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