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Como funciona a tecnologia que estoca energia do sol em líquidos

Caso ganhe escala, produto poderia servir de alternativa a combustíveis fósseis

Há anos, cientistas buscam encontrar formas de estocar energia do sol de uma forma simples, que poderia servir de alternativa aos combustíveis fósseis, como o petróleo ou o gás natural. Isso porque a energia do sol é renovável e essa solução resolveria parte do problema do aquecimento global.

Ao realizar a fotossíntese, as folhas das plantas usam a energia do sol para transformar dióxido de carbono em carboidratos, que se integram a sua estrutura. A energia do sol utilizada no processo fica estocada nas ligações entre os átomos. Quando as plantas precisam de energia, elas quebram essas ligações, liberando-a.

Na fotossíntese, as plantas utilizam água, o gás carbônico e a energia do sol, e liberam o oxigênio como um subproduto. Assim como outros seres vivos, como o ser humano, para liberar a energia da glicose as plantas realizam a respiração, absorvendo o oxigênio e liberando o gás carbônico, que, por sua vez, pode vir a ser usado novamente na fotossíntese.

Por ter esse caráter de um ciclo que se completa de forma relativamente rápida, a energia obtida e "estocada" pela fotossíntese das plantas é considerada renovável.

Petróleo e gás natural, por sua vez, não são considerados renováveis porque demoram centenas de milhares de anos para se formar naturalmente. Substituí-los também é desejável porque, quando os utilizamos, liberamos moléculas de gás carbônico a um ritmo muito mais rápido do que a natureza é capaz de capturá-lo pelo processo da fotossíntese.

Ao explorar esses combustíveis em larga escala, a humanidade modifica coletivamente a composição química da atmosfera. Com um aumento muito grande da proporção de CO2 em um curto período de tempo, ela passa a se aquecer muito rapidamente, já que essas moléculas retêm calor — isso é o efeito estufa.

Em junho de 2016, os cientistas Daniel Nocera e Pamela Silver, que estudam ciência energética na Universidade de Harvard, descreveram em um artigo na revista Science um método que pode se tornar, futuramente, uma alternativa aos combustíveis fósseis.

Trata-s de uma espécie de folha biônica, que captura energia do sol de forma rápida, estocando-a em biomassa e biocombustíveis. A técnica foi escolhida pela revista MIT Technology Review, ligada ao Massachusetts Institute of Technology, como um dos maiores avanços em tecnologia de energia limpa de 2016. O desenvolvimento de técnicas do tipo também foi eleito pelo site do Fórum Econômico Mundial como uma das 10 tecnologias emergentes mais importantes de 2017.

O método descrito na Science inova ao aliar conhecimentos de química e biologia, e tem uma eficiência de 10%.

É uma eficiência ainda maior que a das plantas, que é de cerca de 1%. A queima desse combustível também gera gás carbônico como resíduo, mas com a vantagem de que ele poderia ser novamente absorvido utilizando o mesmo método de produção. O que significa que o combustível não aumentaria a quantidade de gás carbônico na atmosfera.

Como funciona essa tecnologia

Bactérias especiais

Os cientistas desenvolveram bactérias geneticamente modificadas, chamadas Raistonia eutropha, com características especiais para produzir o combustível

Obtendo hidrogênio

O sistema desenvolvido utiliza catalisadores feitos com uma liga de cobalto e fósforo, duas matérias-primas relativamente baratas, que, quando mergulhados na água (H2O), divide suas moléculas em oxigênio (O2) e hidrogênio (H2). A pesquisa inovou porque foi capaz de fazer com que esse processo não produzisse elementos tóxicos que, em outras tentativas, vinham matando as bactérias

Produzindo combustível

Em seguida, o sistema alimenta as bactérias com hidrogênio e gás carbônico para que elas produzam o combustível. Um reator de um litro repleto de bactérias poderia capturar 500 litros de CO2 da atmosfera por dia, como explicou Nocera em uma coletiva de imprensa concedida em 2016

O resultado desse processo é biomassa, que poderia ser queimada para a produção de energia, e biocombustíveis, como moléculas de isobutanol, além da molécula polihidroxido butirato, que pode ser usada para produzir plástico.

A própria pesquisa aponta que essa tecnologia tem potencial de ser ampliada. “Aumentar o volume do reator em dez vezes não perturbou a eficiência, o que indica que o sistema é escalável, e o volume do reator não representa um limite imediato”, como explicaram os cientistas.

Isso ainda não ocorreu, mas, na época da divulgação dos resultados, os pesquisadores avaliavam que a tecnologia seria de especial interesse para países com uma rede de distribuição de energia precária. Isso porque o método permitiria produzir e consumir energia de forma descentralizada.

Daniel Nocera afirmou naquele momento que o interesse poderia partir, por exemplo, da Índia, onde cerca de 300 milhões de pessoas não têm acesso a energia elétrica. “Há algumas pessoas influentes que eu conheço. Gostaria que eles investissem em cientistas indianos, na Índia, e que o façam [desenvolvam a tecnologia] na Índia. Esse será meu novo modelo. E vamos ver se ele funciona. Eu tenho uma descoberta legal, que agora precisa ganhar escala, mas eu quero que eles [os indianos] o façam”, disse.

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