Os cientistas estudam a fotossíntese nas plantas há séculos, mas uma equipe internacional agora acredita que descobriu novos segredos na grande máquina da natureza que pode revolucionar os combustíveis sustentáveis e combater as mudanças climáticas.
A equipe diz que está determinado que é possível extrair uma carga elétrica no melhor ponto possível da fotossíntese. Isso significa colher a quantidade máxima de elétrons do processo para uso potencial em redes elétricas e alguns tipos de baterias. Também poderia melhorar o desenvolvimento de biocombustíveis. Embora ainda seja cedo, as descobertas, relatadas na revista Nature , podem reduzir os gases de efeito estufa na atmosfera e fornecer informações para melhorar os painéis solares fotovoltaicos.
O principal avanço ocorreu quando os pesquisadores observaram o processo de fotossíntese em escalas de tempo ultrarrápidas.
A equipe usou uma técnica chamada espectroscopia de absorção transiente ultrarrápida, que pode ser entendida simplesmente como iluminar uma amostra com pulsos de laser e registrar o que acontece em intervalos extremamente curtos. Isso torna possível observar os elétrons enquanto eles se movem por todo o processo fotossintético.
Demonstrações anteriores conectaram cianobactérias, algas e outras plantas a eletrodos para criar as chamadas células biofotoeletroquímicas que aproveitam o processo fotossintético para gerar eletricidade.
Baikie disse que os pesquisadores ficaram surpresos ao descobrir um caminho anteriormente desconhecido de fluxo de energia no início do processo que poderia permitir a extração da carga de maneira mais eficiente.
"Contamos com as plantas para tudo o que comemos e todo o ar que respiramos, e talvez também possamos usar seus elétrons."
Os cientistas descobriram que o local da célula onde a fotossíntese começa estava "vazando" elétrons. Na natureza, isso poderia proteger as plantas das partes nocivas da luz solar.
A descoberta do novo caminho com vazamento também pode ter grandes implicações para a produção de biocombustíveis renováveis, normalmente derivados de plantas ou algas. Os biocombustíveis podem ser neutros em carbono porque absorvem dióxido de carbono quando as plantas crescem e o liberam de volta na atmosfera quando queimados, em comparação com os combustíveis fósseis que liberam carbono armazenado nas profundezas da Terra por eras. Quanto biocombustível de carbono adiciona ou subtrai da atmosfera depende de como as plantas são cultivadas e como o combustível é produzido.
Esta pesquisa poderia ser usada para desenvolver processos mais eficientes para a criação de biocombustíveis.
"É uma abordagem completamente nova para a produção de biocombustíveis. Estamos reunindo elétrons dos pontos mais antigos e poderosos da fotossíntese e redirecionando-os para lá", disse a coordenadora de pesquisa Jenny Zhang , também de Cambridge, por e-mail.
Zhang diz que outros tentaram coletar elétrons de um ponto anterior do processo fotossintético, mas concluíram que era impossível. Ela conta que, no início, a equipe estava convencida de que havia cometido um erro.
A descoberta essencialmente promete aproveitar mais a incrível eficiência da fotossíntese quando se trata de transformar a luz do sol em energia.
"O que torna a fotossíntese realmente especial é sua quase 100% de eficiência na conversão de luz em elétrons", explicou Baikie. "Ao entendermos os mecanismos da fotossíntese, podemos usar esse conhecimento para nos inspirar a melhorar a tecnologia de células solares existente."
Além de produzir energia com mais eficiência, o ajuste fino da fotossíntese também pode permitir o uso de plantas para absorver e armazenar melhor o dióxido de carbono, ajudando a combater as mudanças climáticas causadas pelo homem no processo.
Zhang imagina um futuro em que explorar a fotossíntese nos permite "cultivar nossa energia da mesma forma que cultivamos nossos alimentos", mas fazendo isso por meio de organismos como as cianobactérias, que não exigirão competir com a produção de alimentos.
Na verdade, ela disse, os novos insights obtidos a partir desta pesquisa podem dar um impulso às plantações, tornando-as mais tolerantes à luz solar intensa.
“A longo prazo, se pudermos gerar energia renovável e combustíveis a partir de materiais vivos autogerados e autorecicláveis, seria uma das opções mais ecológicas que se pode imaginar para a sustentabilidade”.