Esta folha molecular usa o sol para transformar CO2 em um combustível

Esta folha molecular usa o sol para transformar CO2 em um combustível
Fonte da foto: MaxPixel. (CC0)

Químicos projetaram uma molécula que usa luz ou eletricidade para converter dióxido de carbono em monóxido de carbono - uma fonte de combustível neutra em carbono - de forma mais eficiente do que qualquer outro método de "redução de carbono".

"Se você puder criar uma molécula suficientemente eficiente para essa reação, ela produzirá energia que é livre e armazenável na forma de combustíveis", diz o líder do estudo, Liang-shi Li, professor associado do departamento de química da Universidade de Indiana em Bloomington. "Este estudo é um grande salto nessa direção."

Combustível em chamas - como o monóxido de carbono - produz dióxido de carbono e libera energia. Voltando o dióxido de carbono em combustível requer pelo menos a mesma quantidade de energia. Um dos principais objetivos dos cientistas tem diminuído o excesso de energia necessário.

Isto é exatamente o que a molécula de Li alcança: requerendo a menor quantidade de energia relatada até agora para conduzir a formação de monóxido de carbono. A molécula - um complexo de nanógrafo-rênio conectado através de um composto orgânico conhecido como bipiridina - desencadeia uma reação altamente eficiente que converte dióxido de carbono em monóxido de carbono.

A capacidade de criar monóxido de carbono de forma eficiente e exclusiva é significativa devido à versatilidade da molécula.

"O monóxido de carbono é uma importante matéria-prima em muitos processos industriais", diz Li. “Também é uma maneira de armazenar energia como um combustível neutro em carbono, já que você não está colocando mais carbono na atmosfera do que você já removeu. Você está simplesmente relançando a energia solar que usou para fazer isso ”.

O segredo para a eficiência da molécula é a nanografia - uma peça de grafite em escala nanométrica, uma forma comum de carbono (ou seja, o "chumbo" preto em lápis) - porque a cor escura do material absorve uma grande quantidade de luz solar.

Li diz que os complexos de bipiridina e metal têm sido estudados há muito tempo para reduzir o dióxido de carbono em monóxido de carbono com a luz solar. Mas essas moléculas podem usar apenas uma pequena parte da luz do sol, principalmente na faixa ultravioleta, que é invisível a olho nu. Em contraste, a molécula tira proveito do poder de absorção de luz do nanógrafo para criar uma reação que usa a luz do sol no comprimento de onda de até nanômetros 600 - uma grande parte do espectro de luz visível.


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Essencialmente, diz Li, a molécula atua como um sistema de duas partes: um "coletor de energia" de nanogravura que absorve energia da luz solar e um "motor" de rênio atômico que produz monóxido de carbono. O coletor de energia conduz um fluxo de elétrons para o átomo de rênio, que liga e converte repetidamente o dióxido de carbono normalmente estável em monóxido de carbono.

A ideia de ligar a nanogra fi a ao metal surgiu dos esforços anteriores de Li para criar uma célula solar mais eficiente com o material à base de carbono. "Perguntamos a nós mesmos: poderíamos cortar o intermediário - as células solares - e usar apenas a qualidade da nanotofina que absorve a luz para impulsionar a reação?", Diz ele.

Em seguida, Li planeja tornar a molécula mais poderosa, incluindo fazê-la durar mais e sobreviver em uma forma não líquida, já que os catalisadores sólidos são mais fáceis de usar no mundo real. Ele também está trabalhando para substituir o átomo de rênio na molécula - um elemento raro - por manganês, um metal mais comum e menos caro.

O Escritório da Universidade de Indiana do Vice-Reitor de Pesquisa e a Fundação Nacional de Ciências apoiaram a pesquisa, que aparece no Journal of the American Chemical Society.

Fonte: Universidade de Indiana

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