Eine neue Methode wäre sehr wichtig, um Energie zu gewinnen
Sie haben vielleicht von dem Prozess gehört, durch den Pflanzen und einige andere Organismen Sonnenlicht in chemische Energie umwandeln. Dank der Photosynthese, bei der Pflanzen oder Algen Sauerstoff (O 2) freisetzen und Kohlendioxid (CO 2) verbrauchen, bleibt das Leben auf der Erde bestehen. Was aber, wenn wir eine so natürliche Methode zur Energiegewinnung künstlich reproduzieren könnten?
Eine Gruppe von Forschern des Instituts für Chemie (IQ) der Staatlichen Universität von Campinas (Unicamp) entwickelte Materialien im nanometrischen Maßstab (Milliardstel Meter), um zu versuchen, die Photosynthese künstlich durchzuführen, mit dem Hauptzweck, Energie zu erzeugen.
"Basierend auf dem vorhandenen Wissen über das natürliche Photosynthesesystem von Pflanzen versuchen wir, die wesentlichen Punkte für die Photosynthesefunktion in künstlichen Materialien, für elektrische Energie oder sogar Brennstoff aus Sonnenenergie, zu reproduzieren", sagte Jackson Dirceu Megiatto Júnior, Professor Unicamps IQ an Agência FAPESP.
Die Idee der künstlichen Photosynthese begann zu Beginn des 20. Jahrhunderts, wurde jedoch erst vor einigen Jahren mit einigen wissenschaftlichen Fortschritten für möglich gehalten, die es laut Labor Megiatto ermöglichten, im Labor Sonnenenergie und Wasser zur Erzeugung von Wasserstoff- und Sauerstoffgasen zu verwenden .
Von den Innovationen sind vielleicht die Katalysatormaterialien die wichtigsten, die die Reaktionen beschleunigen, wenn sie durch Sonnenenergie aktiviert werden und die Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegen.
Es wurden auch Silizium-Solarmodule entwickelt, die eine Perspektive für die Verbindung dieser photoaktiven Materialien mit herkömmlichen Brennstoffzellen eröffnen - elektrochemischen Zellen, die chemische Energie in elektrische Energie umwandeln, indem sie Wasserstoff- und Sauerstoffgase kombinieren, um wieder Wassermoleküle zu bilden. Laut Dirceu Megiatto besteht die Herausforderung darin, die Materialien mit einer Brennstoffzelle zu verbinden. "Wenn wir in der Lage sind, den durch neue Materialien in einer Brennstoffzelle erzeugten Wasserstoff und Sauerstoff zu nutzen, können wir wieder Wasser und Strom erzeugen und den Kreislauf der künstlichen Photosynthese schließen", sagte er.
Es gibt jedoch einige negative Punkte bei der Verwendung der Siliziumplatte als Material für die Photosynthese: hohe Kosten und schwierige Handhabung, um die gewünschte Reinheit zu erreichen.
Alternative zu Silizium
Es wurde nach einer Alternative aus natürlichem Material gesucht, um eine künstliche Photosynthese zu erzeugen, da Siliziumsolarmodule zu diesem Zeitpunkt nicht realisierbar waren. Der IQ von Unicamp suchte diese Alternative in der Natur. Es gibt keinen besseren Katalysator als Chlorophyll, ein Pigment, das neben der grünen Farbe auch von Pflanzen auf natürliche Weise zur Photosynthese verwendet wird. „Diese Moleküle sind der Ausweg der Natur, um Sonnenenergie absorbieren zu können. Ihr chemischer Synthesevorgang ist jedoch schwierig und teuer “, kommentierte Megiatto.
Daher wurde ein künstliches Chlorophyll namens Porphyrin erzeugt. Es ist einfacher zu verwenden und hat eine chemische Stabilität, die natürliches Chlorophyll nicht bietet.
„Diese Materialien haben sich in Verbindung mit Katalysatoren als sehr vielversprechend für die Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie durch Oxidation von Wassermolekülen erwiesen. Derzeit werden sie jedoch nur in wässriger Lösung und nicht in einem Photosynthesegerät untersucht. echt “, sagte Megiatto.
Ziel ist es nun, mit den erzeugten Molekülen einen photoaktiven Polymerfilm zu bilden, um ein festes Material zu entwickeln und diese auf Metall- und Halbleiterplatten (Elektroden) abzuscheiden, die für das Funktionieren einer Solarzelle erforderlich sind.
„Das in diesem Projekt erworbene Wissen kann auch in der Agrarforschung eingesetzt werden, um den Ertrag von Pflanzen zur Herstellung von Biokraftstoffen zu steigern“, schloss Megiatto.
Quelle: Agência Fapesp
