Energia renovável

Pesquisa sobre catalisadores biônicos produz resultados surpreendentes

Misturar micróbios com nanomateriais de carbono poderia ajudar na transição para energias renováveis. A pesquisa da KAUST mostra que micróbios e nanos de material podem ser usados ​​juntos para formar um material biohíbrido que funciona bem como um eletro catalisador.

O núcleo de muitas tecnologias de energia limpa é um processo chamado reação de evolução de oxigênio (OER) . No caso da produção de combustível solar, por exemplo, o REA permite o uso da eletricidade solar para dividir as moléculas de água em oxigênio e hidrogênio, produzindo hidrogênio limpo que pode ser usado como combustível.Atualmente, metais raros e caros são usados ​​como eletrocatalisadores REA . Mas os materiais biohíbridos baseados em grafeno podem ser uma alternativa econômica e ecológica, Pascal Saikaly e sua equipe mostraram.

O grafeno, uma folha de carbono que tem uma única camada de átomos espessos e óxido de grafeno, é altamente condutor, mecanicamente robusto e amplamente disponível. No entanto, eles só se tornam catalisadores ativos depois de terem sido dopados com outros elementos, como enxofre, ferro, nitrogênio ou cobre.

“Em geral, os catalisadores OER baseados em grafeno são desenvolvidos por métodos químicos, que exigem condições de reação rigorosas, como altas temperaturas e abundantes produtos químicos tóxicos”, explica Shafeer Kalathil, ex-post-doc da Saikaly.

Uma alternativa mais verde é usar micróbios para decorar a superfície do óxido de grafeno reduzido. “Nós usamos a bactéria elétrica Geobacter sulfurreducens, porque ela não é patogênica, é rica em proteínas que contêm ferro e é abundante na natureza”, explica Kalathil.

Quando a equipe misturou as bactérias e o óxido de grafeno sob condições livres de oxigênio, observou-se que as células bacterianas aderem à superfície, produzindo proteínas ricas em ferro para interagir bioquimicamente com o óxido de grafeno como parte de seu metabolismo. natural Como resultado, reduziu as extremidades de óxido de grafeno decoradas com ferro, cobre e enxofre; tornando-se assim um eletrocatalisador REA altamente eficiente.

“Os elementos contribuídos pelas bactérias transformaram o grafeno inerte cataliticamente em um altamente eletrocatalítico”, diz Kalathil. ” A atividade de REA do material biohíbrido superou os caros catalisadores REA baseados em metais de referência “, acrescenta. A vantagem é o método ecológico que a equipe costumava fazer.

Saikaly e sua equipe estão agora trabalhando na produção e comercialização em grande escala deste catalisador biohíbrido, bem como em outros para obter várias reações eletrocatalíticas importantes, como a evolução do hidrogênio e a redução do dióxido de carbono. Isso poderia ser útil na produção de combustíveis livres de carbono e outras aplicações de energia verde que funcionam com energia solar .

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