Esta fotossíntese artificial transforma o CO2 em álcool e hidrocarboneto

A fotossíntese artificial é um processo biomimético muito promissor que visa converter o dióxido de carbono em moléculas de carbono de interesse utilizando energia solar. Para ser viável, esse processo deve ser simples e robusto, de baixo custo e seletivo. Um desafio significativo que uma equipe de cientistas franco-vietnamita acaba de superar graças a um complexo de cobalto imobilizado em materiais de eletrodo.


Embora o dióxido de carbono (CO₂) seja o principal gás responsável pelas mudanças climáticas, também é uma fonte de carbono valorizável para a produção de combustíveis, materiais à base de carbono e produtos químicos necessários na sociedade pós-petróleo.

Para isso, é essencial desenvolver processos catalíticos que permitam converter o CO₂ em moléculas de interesse utilizando fontes de energia renováveis. Esses sistemas catalíticos devem ser seletivos, tanto na produção de um único produto de conversão do CO₂, quanto na prevenção da produção competitiva de hidrogênio pela decomposição da água.


Pesquisadores da equipe SolHyCat do Laboratório de Química e Biologia dos Metais (CNRS/CEA/Université Grenoble Alpes) demonstraram que ao imobilizar um complexo de coordenação de cobalto em nanotubos de carbono, obtinham um material catalítico para a conversão do CO₂ em monóxido de carbono (CO) com mais de 90% de seletividade, sendo os 10% restantes hidrogênio.

Este sistema é rápido e estável, com mais de 20.000 ciclos catalíticos realizados em 2 horas sem perda de atividade. A mistura CO/H₂ obtida, chamada gás de síntese (ou syngas), é um intermediário chave para a síntese de uma grande variedade de produtos como álcoois e hidrocarbonetos.


Ainda mais impressionante, essa mesma equipe, em colaboração com um grupo da universidade franco-vietnamita de Hanoi, conseguiu integrar o catalisador à base de cobalto em uma célula fotoeletroquímica. Esta célula utiliza energia solar para converter o CO₂ e a água em gás de síntese de maneira completamente autônoma.

No coração deste dispositivo, o catalisador de cobalto é combinado com um fotosensibilizador para reproduzir o funcionamento dos organismos vivos fotossintéticos.

Redator: AVR

Referências:

Impact of the Surface Microenvironment on the Redox Properties of a Co-Based Molecular Cathode for Selective Aqueous Electrochemical CO₂-to-CO Reduction
Matthieu Haake, Dmitry Aldakov, Julien Pérard, Giulia Veronesi, Antonio Aguilar Tapia, Bertrand Reuillard & Vincent Artero.
J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.4c03089

Unassisted Solar Syngas Production by a Molecular Dye-Cobalt Catalyst Assembly in a Tandem Photoelectrochemical Cell
Duc N. Nguyen, Emmanouil Giannoudis, Tatiana Straistari, Jennifer Fize, Matthieu Koepf, Phong D. Tran, Murielle Chavarot-Kerlidou & Vincent Artero.
ACS Energy Letters 2024
DOI: https://doi.org/10.1021/acsenergylett.3c02480

Fonte: CNRS INC