Pesquisadores da UFU buscam converter energia solar em combustível

Diariamente, o sol disponibiliza uma grande quantidade de energia luminosa que, se eficientemente armazenada, pode suprir a demanda energética da sociedade de forma sustentável e ecológica. Para que isso seja possível, o projeto Desenvolvimento e caracterização fotoeletroquímica de dispositivos moleculares para conversão de energia solar, coordenado pelo professor Antonio Otavio de Toledo Patrocínio, da Universidade Federal de Uberlândia (UFU), tem buscado novos materiais que possam, de forma limpa e sustentável, converter a energia solar em outras formas como eletricidade e combustíveis. Contribuindo, assim, para a diminuição da dependência dos combustíveis fósseis e o acúmulo de poluentes atmosféricos como o dióxido de carbono (CO2), causador do efeito estufa.

Com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG), os pesquisadores usam conceitos de nanotecnologia e engenharia molecular para prepararem esses materiais. “Dispositivos para transformar a energia solar em eletricidade já estão disponíveis comercialmente, mas a eletricidade gerada precisa ser usada imediatamente. Do contrário, é necessário o uso de baterias para armazenar energia, o que diminui a eficiência global do processo e aumenta os custos.”, aponta Antonio.

As plantas convertem diariamente água e luz solar em fonte de energia há milhares de anos, por meio da fotossíntese. Diante disso, os pesquisadores buscam, por meio de fotossíntese artificial desenvolver dispositivos relativamente simples que sejam capazes de converter a luz solar em espécies químicas com alto conteúdo energético. Estas espécies são, por exemplo, aquelas que queimamos no organismo para produzir energia, pois todos precisam queimar combustíveis orgânicos, como a glicose, para  produzir energia. Assim, o CO2 é convertido em glicose, que é considerada a espécie de alto conteúdo energético. "Na fotossíntese artificial, buscamos os combustíveis limpos, como o hidrogênio,  ou tentamos utilizar os resíduos gerados da queima dos combustíveis fosseis como matéria-prima, no caso o CO2", explica o pesquisador.

A proposta da fotossíntese artificial é usar a energia solar e armazená-la em forma de energia química, como a natureza faz. Sendo possível usá-la para converter substâncias abundantes na natureza como a água e o dióxido de carbono em hidrogênio, oxigênio, metano e outros compostos. Um dos resultados aguardados é comentado por Antônio. “Em especial, espera-se desenvolver uma célula fotoeletroquímica capaz de absorver a luz solar e armazenar a energia luminosa na forma de ligações químicas, ou seja, combustíveis, que podem ser facilmente armazenados e utilizados em diversas aplicações”, afirma Antônio.

Um dos desafios da fase atual da pesquisa é o desenvolvimento de compostos que possam funcionar de catalisadores para as reações de fotossíntese artificial. As pesquisas na área estão sendo desenvolvidas mundialmente. Antônio afirma que a ideia é que isso aconteça a longo prazo, em torno de dez anos, pois os pesquisadores ainda estão na etapa de entender o mecanismo de conversão e as principais características que os materiais a serem utilizados devem possuir para se garantir eficiência e estabilidade. “Não existe uma solução comercial ainda, contudo tem-se o costume de dizer que a fotossíntese artificial é o Santo Graal da utilização da energia solar. Uma vez que você reproduzida em larga escala, a fotossíntese artificial provocará grandes mudanças na matriz energética global”, diz o pesquisador.

Fonte: Roberta Nunes/FAPEMIG

Imagem: Freepik

Estudo investiga como o excesso de carbono afeta os oceanos

A queima de combustíveis fósseis tem consequências que vão além do aumento do efeito estufa. Se o excesso de CO2 permanece em parte na atmosfera, elevando as temperaturas no planeta, outra parte é absorvida pelos oceanos. Em contato com a água, ele reage e forma ácido carbônico, o que, por sua vez, provoca uma série de novas reações químicas, reduzindo o pH natural da água. Embora essas alterações não sejam homogêneas, variando de um ponto a outro no oceano, as consequências são mais ou menos as mesmas: pouco a pouco, essa alteração no pH das águas marinhas as torna mais ácidas. É a chamada acidificação dos oceanos.

São efeitos que vêm sendo estudados desde 2012 pela equipe de Oceanografia Química da Faculdade de Oceanografia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (Uerj), integrante do BrOA, grupo de pesquisa multidisciplinar que reúne diversas instituições brasileiras. “Procuramos compreender como a concentração das formas de carbono inorgânico dissolvido impacta os diversos ecossistemas marinhos brasileiros, e assim entender melhor os processos biogeoquímicos e a influência antropogênica nas trocas de CO2 entre o mar e a atmosfera nos ambientes costeiros fluminenses”, explica Letícia Cotrim da Cunha, oceanógrafa e professora da universidade, cujo projeto contou com recursos do Auxílio Básico à Pesquisa (APQ 1). Em maio, será a vez da equipe da Uerj receber um grupo de pesquisadores alemães do Instituto Helmoltz de Pesquisa Marinha – Geomar, instituição de referência em química do mar, sediado na cidade de Kiel, na Alemanha.

“Caso as emissões de CO2 fossem paralisadas hoje, ainda assim seriam necessários cerca de 10 mil anos para tudo se recuperar, ou seja, para voltarmos às condições pré-Revolução Industrial. Mas o que tem acontecido, ao contrário, é que as emissões, ano a ano, vêm tendo aumentos pequenos mas constantes”, alerta a pesquisadora. As consequências para a vida marinha são óbvias. “Se o pH da água é reduzido, certos organismos, com estruturas constituídas à base de carbonato de cálcio, como algas calcárias, corais e animais com conchas, como os bivalves, são os primeiros prejudicados: crescem menos e mais lentamente, podem apresentar dificuldade na reprodução  e, em casos mais acentuados, sofrer dissolução de parte de sua estrutura calcária”, explica. O que também quer dizer que o cultivo comercial de mariscos, ostras e mexilhões é diretamente prejudicado, uma vez que, em águas acidificadas, esses organismos não se desenvolvem o suficiente para chegar à fase adulta. Quanto mais a situação se acentua, mais a vida marinha sofre prejuízos.

“No BrOA, alguns grupos procuram criar, em laboratório, diferentes cenários ambientais. Tanto fazemos bioensaios com o cultivo de organismos em diferentes ambientes, como traçamos, com modelagem matemática, diferentes cenários para entender como determinada região reagirá diante de determinadas mudanças. Também procuramos acompanhar, por observação, como essas mudanças estão acontecendo”, diz Letícia.

Ela explica ainda que ao longo dos milhões de anos de existência da Terra, houve situações anteriores de CO2 elevado, como os pesquisadores puderam constatar em testemunhos de gelo de 800 mil anos, colhidos na Antártica. “A diferença é que, se fizermos um gráfico daquela época até hoje, veremos que essas alterações, que foram pequenas e lentas ao longo de milênios, sofreram uma elevação abrupta e sistemática depois da Revolução Industrial”, compara.

No Brasil, as regiões mais sensíveis à acidificação são a plataforma continental desde a região de Abrolhos, no sul da Bahia, até o norte do estado do Rio de Janeiro, cujo fundo é dominado por recifes de corais e algas coralinas  – os rodolitos, que têm estrutura de carbonato de cálcio – e todos os organismos que vivem ao redor. Da mesma forma, as áreas costeiras de estuários – aquelas onde os rios desembocam no mar –, que em geral são regiões densamente povoadas, recebem um grande volume de material orgânico, vindo de esgoto não tratado, como acontece em um grande número de cidades brasileiras. A degradação desse material igualmente acelera a produção de CO2 in situ, o que pode agravar a acidificação.

“As mudanças de uso do solo, como o revolvimento da terra para áreas extensas de plantio, o desmatamento e a principalmente a queima de combustíveis fósseis, tudo isso aumenta de forma acelerada a emissão de CO2 para a atmosfera”, alerta Letícia. Ela explica que foi somente a partir dos anos 1990 que a comunidade científica realmente voltou os olhos para esse processo e suas consequências. “Como ainda não há políticas nacionais de financiamento para estudos sobre esse tema, as pesquisas ficam muito dificultadas”, diz a pesquisadora. “Em outros países, como o Chile, Estados Unidos, Reino Unido, Alemanha e África do Sul, há programas e políticas nacionais para entender e propor adaptações ou soluções mitigadoras para a acidificação”, acrescenta.

Saídas para esse impasse existem. Para começar, seria preciso intensificar o uso de energias limpas, como a eólica e a solar, em substituição aos combustíveis fósseis. “Quanto menos energia se gasta, menos emissões se produz. Até mesmo o cidadão comum pode, e deve, colaborar. Banhos rápidos, racionalização do uso dos aparelhos de energia elétrica, e, claro, opção pelos transportes coletivos são medidas simples, mas que certamente produzirão um bom resultado se adotadas por um grande contingente de usuários conscientes. Paralelamente, seriam necessárias políticas públicas que reduzissem a produção de CO2, sobretudo na atividade industrial. Só assim, daríamos os primeiros passos para enfrentar toda essa situação”, conclui.

Mais informações sobre a pesquisa podem ser encontradas no artigo The Western South Atlantic Ocean in a High-CO2 World: Current Measurement Capabilities and Perspectives, assinado pelos pesquisadores Kerr, R., da Cunha, L. C., Kikuchi, R. K. P., Horta, P. A., e outros, que pode ser encontrado em: http://repositorio.furg.br/handle/1/5826

Fonte: FAPERJ

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