Folhas aquáticas artificiais produzem combustível limpo com energia solar

O promissor campo das folhas artificiais, que fazem uma espécie de fotossíntese artificial, ganharam mais um membro importante: A primeira folha artificial aquática.

Essas folhas flutuantes geram combustíveis limpos a partir da luz solar e da água – os primeiros testes em um rio próximo da universidade mostraram que elas podem converter a luz solar em combustíveis tão eficientemente quanto as folhas das plantas reais.

Esta é a primeira vez que um combustível limpo é gerado na água e, se o processo puder ser ampliado, as folhas artificiais poderão ser usadas em hidrovias poluídas, em portos ou mesmo no mar ou em represas e lagoas.

A folha artificial aquática é resultado de anos de trabalho da equipe do professor Erwin Reisner, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, que trabalha na produção de diferentes combustíveis usando a energia solar.

De fato, ela aproveita várias das inovações anteriores desenvolvidas pela equipe, que incluem uma folha artificial que produz gás de síntese, um reator solar que gera combustível limpo e até um novo tipo de fotossíntese semi-artificial.

“Queríamos ver até onde podemos ‘desbastar’ os materiais que esses dispositivos usam, sem afetar seu desempenho,” disse Reisner. “Se pudermos reduzir os materiais o suficiente para que eles sejam leves o suficiente para flutuar, isso abre novas maneiras de usar essas folhas artificiais.”

Um exemplar da folha aquática artificial e seu teste em laboratório.
[Imagem: Virgil Andrei/Universidade de Cambridge]

Combustível solar

O reator solar que a equipe construiu anteriormente – ele gera combustível limpo com luz solar, CO₂ e água – combina dois absorvedores de luz com os catalisadores apropriados, mas precisa de substratos de vidro e revestimentos protetores de umidade, o que torna o dispositivo volumoso.

O pesquisador Virgil Andrei, membro da equipe, foi buscar inspiração na indústria eletrônica e sua incansável busca pela miniaturização, que atualmente está usando um tipo emergente de semicondutor, conhecido como perovskita, que é transformado em filmes finos para criar circuitos eletrônicos flexíveis e até transparentes.

Acontece que as perovskitas dão excelentes células solares. Bastou então recobrir um filme fino de perovskita com camadas de carbono muito finas, mas suficientes para repelir a água, mantendo o material absorvedor de luz a salvo de qualquer umidade. E esse filme fino substituiu toda a grossa parte ativa do reator solar original.

Os testes das novas folhas artificiais mostraram que elas podem dividir a água em hidrogênio e oxigênio, ou reduzir o CO₂ em gás de síntese, exatamente como o reator original.

“Este estudo demonstra que as folhas artificiais são compatíveis com as técnicas modernas de fabricação, representando um passo inicial para a automação e ampliação da produção de combustível solar,” disse Andrei. “Essas folhas combinam as vantagens da maioria das tecnologias de combustível solar, pois atingem o baixo peso das suspensões em pó e o alto desempenho dos sistemas com fio.”

O trabalho agora será demonstrar a robustez da tecnologia, que precisará operar por longos períodos sem manutenção, e desenvolver formas práticas de coletar os combustíveis – eventualmente hidrogênio solar – produzidos pelos futuros painéis flutuantes.