Cientistas finalmente descobriram como capturar o espectro todo da luz solar para gerar hidrogênio

Pela primeira vez, cientistas da Universidade Estadual de Ohio (EUA) desenvolveram uma molécula que é capaz de coletar a energia de todo o espectro da luz solar. O processo, 50% mais eficiente que as atuais células solares, age como um catalisador para transformar a energia solar em hidrogênio.

No caso, a equipe usou LEDs para iluminar soluções ácidas contendo a molécula ativa, gerando o elemento.

Uma vez que o hidrogênio é uma alternativa mais ecológica em relação aos combustíveis fosseis, a descoberta poderia ajudar a humanidade a fazer a transição para fontes de energia mais limpas, combatendo a mudança climática.

“A ideia é que podemos usar fótons do sol e transformá-los em hidrogênio. Para simplificar, estamos captando energia da luz solar e armazenando-a em ligações químicas para que possa ser usada posteriormente”, afirmou a principal autora do novo estudo, Claudia Turro, professora de química da Universidade Estadual de Ohio.

Metodologia

Para transformar a luz do sol em energia, é necessário ter uma forma de captar essa luz e um catalisador. A maioria dos estudos anteriores que tentaram captar energia solar e transformá-la em hidrogênio focaram em comprimentos de onda de maior energia da luz solar, como os raios ultravioleta, e em catalisadores compostos de duas ou mais moléculas, capazes de trocar elétrons enquanto criam energia solar.

O problema é que a energia costuma ser perdida em sistemas com mais de uma molécula. Por outro lado, sistemas com apenas uma molécula era igualmente ineficientes porque os pesquisadores não captavam todo o espectro da luz solar.

A equipe de Turro, por sua vez, descobriu como criar um catalisador a partir de uma única molécula – uma forma do elemento ródio – capaz de coletar energia de todo o espectro visível da luz solar, do infravermelho ao ultravioleta. O novo sistema é quase 25 vezes mais eficiente com luz infravermelha de baixa energia (notoriamente difícil de captar) do que sistemas de molécula única anteriores.

“O que faz [o sistema] funcionar é que ele é capaz de colocar a molécula em um estado excitado, onde ela absorve o fóton e é capaz de armazenar dois elétrons para produzir hidrogênio. Esse armazenamento de dois elétrons em uma única molécula derivada de dois fótons, bem como usá-los juntos para produzir hidrogênio, é sem precedentes”, afirmou Turro ao portal Phys.org.

Próximos passos

De acordo com Turro, o mundo precisa de energia renovável. “Imagine se pudéssemos usar a luz solar para gerar nossa energia em vez de carvão, gás ou petróleo, o que poderíamos fazer para lidar com as mudanças climáticas”, concluiu.

De fato, o estudo é muito promissor, mas o hidrogênio não deve virar seu próximo combustível de escolha tão rapidamente.

O próximo passo da pesquisa é melhorar a tecnologia da molécula para produzir hidrogênio por um período maior, bem como construir um catalisador a partir de materiais mais baratos – o ródio é um metal raro, e portanto caro.

Um artigo sobre o estudo foi publicado na prestigiada revista científica Nature Chemistry.

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