O caminho para revolucionar o uso da energia solar está na natureza, afirma estudo

A cada ano o uso da energia solar cresce no mundo e a fonte caminha para se tornar a principal fonte energética mundial. Mas talvez esse não seja o futuro da tecnologia.

É o que sugere James McCusker, professor do Departamento de Química da Universidade Estadual do Michigan, nos EUA, e autor de um artigo publicado na revista científica Nature.

McCusker acredita que o futuro da energia solar está em materiais abundantes e escaláveis, projetados para imitar e aprimorar os sistemas de conversão de energia encontrados na natureza.

Em seu estudo inovador, McCusker revela um novo processo que permite que as moléculas digam aos cientistas como elas devem ser modificadas para melhor absorver e converter a energia solar.

O método usa uma propriedade molecular conhecida como coerência quântica, na qual diferentes aspectos de uma molécula são síncronos, como o pisca-pisca de um carro em uníssono com o do carro da frente.

Os cientistas acreditam que a coerência quântica pode desempenhar um papel na fotossíntese natural.

A luz solar, embora abundante, é uma fonte de energia alternativa de baixa densidade. Para coletar quantidades significativas de energia é necessário utilizar grandes espaços.

No entanto, os materiais mais eficazes atualmente em uso para a conversão de energia solar, como o rutênio, são alguns dos metais mais raros da Terra.

Para continuar expandindo o uso da energia solar, as futuras tecnologias devem utilizar métodos mais eficientes e baratos de conversão de energia.

Os materiais atualmente utilizados em tecnologias de geração solar funcionam por meio da excitação dos seus elétrons pela radiação da luz solar.

A absorção da energia da luz existe por tempo suficiente para ser usada em reações químicas que dependem da capacidade de mover elétrons de um lugar para outro.

O objetivo então é encontrar materiais mais comuns disponíveis na Terra que possam alcançar o mesmo resultado.

“O problema de mudar (de metais raros) para algo mais abundante na Terra, como o ferro, é que os processos que permitem converter a luz solar absorvida em energia química são fundamentalmente diferentes nesses materiais” explica McCusker.

O estado excitado produzido pela absorção de energia luminosa em um composto à base de ferro, por exemplo, decai muito rapidamente para permitir seu uso de maneira semelhante.

É nesse ponto que entra a coerência quântica.

Ao atingir uma molécula com uma explosão de luz que dura menos de um décimo de um bilionésimo de segundo, McCusker e seus alunos puderam observar a interconexão entre o estado excitado da molécula e sua estrutura, o que lhes permitiu visualizar como os átomos da molécula estavam se movendo durante a conversão de energia solar em energia química.

“Depois de termos uma imagem de como esse processo ocorreu, a equipe usou essas informações para modificar sinteticamente a molécula de forma a diminuir a velocidade do processo”, disse McCusker.

“Esse é um objetivo importante que deve ser alcançado se pretendemos utilizar esses tipos de cromóforos (moléculas que absorvem comprimentos de onda específicos da luz visível e são responsáveis ​​pela cor de um material) em novas tecnologias de energia solar”.

“A pesquisa demonstra que podemos usar esse fenômeno de coerência para nos ensinar que tipos de coisas precisamos incorporar na estrutura molecular de um cromóforo para nos permitir usar a energia solar armazenada nas suas moléculas após a absorção”.

McCusker acredita que essa inovação acelere o desenvolvimento de novas tecnologias e brinca “Que tal uma célula solar baseada em lascas de tinta e ferrugem?”.

“Ainda não chegamos lá, mas a ideia por trás dessa pesquisa é usar a coerência quântica para explorar as informações que a molécula já possui e depois usá-las para alterar as regras do jogo”.

O que achou?