O que é fotossíntese artificial?
As plantas obtêm sua energia de uma maneira muito diferente da maneira como as pessoas obtêm energia. Quando um humano precisa de energia, ele come comida. Quando uma planta precisa de energia, ela usa o processo de fotossíntese para obter dióxido de carbono do meio ambiente e usar a luz solar para convertê -lo em açúcar, que é o tipo de energia necessária para continuar vivendo. Os cientistas têm trabalhado para replicar o processo de fotossíntese, tentando aproveitar a energia do sol de uma maneira nova, eficaz e ecologicamente amigável, e a pesquisa artificial da fotossíntese produziu resultados interessantes.
A capacidade de produzir a fotossíntese artificial foi anunciada pela primeira vez em 2000, embora a pesquisa estivesse nos estágios de planejamento antes disso. Os pesquisadores se basearam no efeito Honda-Fujishima, que foi descoberto em 1953 e usa dióxido de titânio como fotocatalisador. Um fotocatalisador acelera os processos relacionados à luz e, neste caso, energia.
Por causa do interesse científico e comercial em pH artificialOtossíntese e o desejo de novos produtos em potencial que podem se originar, o campo de pesquisa se dividiu em dois lados. Isso produziu dois resultados diferentes: células fotoeletroquímicas e células solares sensibilizadas por corantes. Cada célula opera em diferentes princípios, mas tenta obter o mesmo resultado: energia fotossintética artificial que pode ser aproveitada e armazenada para uso posterior, o que reduziria a dependência mundial de fontes de energia não renováveis.
células fotoeletroquímicas, também chamadas de PECs, use a corrente elétrica da água para criar hidrogênio e oxigênio em um processo chamado eletrólise. A eletricidade pode então ser armazenada no hidrogênio, que é um "transportador de energia", e a energia pode ser usada posteriormente, como nas baterias. Existem dois tipos de PECs, um que usa superfícies semicondutores para absorver a energia solar e ajudar a dividir as moléculas de água para o uso de energia. A outra variedade usa dissMetais Olved para atrair energia solar e iniciar o processo de fotossíntese artificial. Os catalisadores metálicos mais comuns para esse tipo de reação são cobalto e ródio. Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) descobriram que esses metais são os mais eficazes para esse tipo de trabalho.
O outro tipo de célula que está sendo pesquisado, a célula solar sensibilizada por corante, às vezes é chamada de célula Gratzel ou célula Graetzel. Como as PECs, as células da fotossíntese artificial sensibilizadas por corantes usam um semicondutor para coletar energia, geralmente silício. Nas células sensibilizadas por corantes, o semicondutor é usado para transportar a energia coletada, e os fotoelétrons, ou partículas de energia, são separados e aproveitados usando corantes especiais. As células Gratzel são consideradas a forma mais eficaz de fotossíntese artificial atualmente disponível, bem como a mais econômica para fabricar. As desvantagens são principalmente devido a preocupações de temperatura relacionadas aos corantes líquidos, porque estes podem FREeze a temperaturas mais baixas e cessa a produção de energia, expanda a temperaturas mais altas e quebre.
A pesquisa ainda está sendo realizada no campo da fotossíntese artificial, especialmente na busca de encontrar melhores catalisadores e mecanismos de transporte energético. Embora eles não sejam a forma mais eficaz de produção de energia disponível, ainda há um grande interesse neles devido ao seu alto rendimento de potencial, baixo custo de fabricação e possíveis implicações para o meio ambiente. Se a fotossíntese artificial pudesse ser acessível e confiável, a dependência do mundo de combustíveis fósseis não renováveis poderá ser bastante reduzida.