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.
© Murielle Chavarot-Kerlidou
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
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.
© Murielle Chavarot-Kerlidou
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
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