Novo método utiliza a luz solar e a água para produzir energia e compostos orgânicos valiosos
Uma equipa de investigação liderada pelo Professor Assistente Shogo Mori e pelo Professor Susumu Saito da Universidade de Nagoya desenvolveu um método inovador de fotossíntese artificial que utiliza a luz solar e a água para produzir energia e compostos orgânicos valiosos, incluindo materiais farmacêuticos, a partir de compostos orgânicos residuais. Este feito representa um passo significativo no sentido da produção sustentável de energia e de produtos químicos. Os resultados foram publicados na revista Nature Communications.
“A fotossíntese artificial envolve reações químicas que imitam a forma como as plantas convertem a luz solar, a água e o dióxido de carbono em glucose rica em energia”, explica Saito. “Os produtos residuais, que são frequentemente produzidos por outros processos, não se formam; em vez disso, apenas energia e químicos úteis são criados”, acrescenta.
A sua técnica, a que chamaram fotossíntese artificial direcionada para a síntese orgânica (APOS), cumpre todos os critérios da fotossíntese artificial. Representa uma mudança de paradigma no domínio da fotossíntese artificial devido à utilização de matéria orgânica e de água como matérias-primas da reação.
“A chave para o sucesso da APOS são os efeitos cooperativos de dois tipos de fotocatalisadores semicondutores inorgânicos”, diz Saito. “Os catalisadores, respetivamente, promovem a decomposição da matéria orgânica residual e da água através da separação da água, conduzindo desta vez à síntese de compostos orgânicos úteis e de hidrogénio ‘verde'”, acrescenta.
Os investigadores descrevem uma série de aplicações práticas para a sua descoberta. Na experiência, utilizaram diferentes matérias-primas orgânicas para sintetizar mais de 25 produtos distintos de álcool e éter contendo uma vasta gama de grupos funcionais, incluindo um análogo de um antidepressivo e um medicamento para a febre dos fenos. A técnica também permite a modificação de materiais orgânicos, o que foi demonstrado pela modificação de um medicamento utilizado no tratamento de níveis elevados de lípidos no sangue.
“A nossa técnica de ponta pode potencialmente produzir materiais de carbono úteis sem formar dióxido de carbono e resíduos”, sublinha Saito. “Um exemplo é o acetonitrilo que utilizámos nesta experiência como material de partida. O acetonitrilo é um subproduto gerado durante a produção industrial em massa de polímeros e nanofibras de carbono. A sua utilização na APOS permitiu-lhe tornar-se um produto útil, reduzindo potencialmente os resíduos”.
Esta investigação marca o início de um novo domínio da fotossíntese artificial para a síntese orgânica, e espera-se que os resultados contribuam para uma produção química médica e agrícola sustentável que utilize energia e recursos renováveis, como a luz solar e a água.