Entenda como funciona fotoeletrocatálise

A fotoeletrocatálise é um mecanismo de geração de energia a partir de semicondutores ativados pela radiação. Ela também pode ser chamada de fotossíntese artificial, devido a sua semelhança com o processo de fotossíntese. Esse mecanismo pode ser usado de diversas formas, como para a produção de combustíveis, energia elétrica, hidrogênio e para a purificação da água. 

Sobre a fotoeletrocatálise

A fotoeletrocatálise, também chamada de fotossíntese artificial, é um método de produção de energia a partir da ação de semicondutores (catalisadores), ativados pela luz solar ou artificial. 

Os semicondutores são materiais com a capacidade de transportar energia. Eles são ativados a partir da radiação. Quanto maior a temperatura a que eles são submetidos, maior a energia transportada. Eles apresentam duas bandas de energia em sua composição. As bandas são formadas por conjuntos de átomos em movimento, que geram um fluxo elétrico.

Ela é uma combinação entre as técnicas da fotocatálise heterogênea e da eletroquímica. A fotocatálise heterogênea foi desenvolvida em 1972 para a produção de combustíveis. Com o passar do tempo, começou a ser utilizada para a descontaminação de poluentes no meio ambiente. 

Assim como a fotoeletrocatálise, a fotocatálise heterogênea funciona com a ação de um semicondutor, que é ativado a partir de luz solar ou artificial. O semicondutor mais utilizado para esse método é o dióxido de titânio (TiO₂), pois é uma substância não tóxica e estável. Ele passou a ser utilizado em 1950, porém se popularizou em 1972, com a descoberta de que poderia ser usado para a produção de energia elétrica sem o uso de petróleo. 

Semelhança com a fotossíntese

Alguns estudos aproximam esse mecanismo com o fenômeno de fotossíntese. Isso porque, assim como na fotossíntese, a fotoeletrocatálise depende da radiação da luz para que aconteçam reações químicas. Enquanto na fotossíntese, moléculas orgânicas são sintetizadas, no processo artificial as moléculas são fragmentadas. 

Com isso, a partir dessa quebra outras moléculas são formadas. Esse mecanismo pode ser usado para quebrar moléculas de poluentes atmosféricos e transformá-los em moléculas menos nocivas ao meio ambiente.

Usos

A fotoeletrocatálise consiste em um mecanismo de geração de energia, a partir de um semicondutor. Esses semicondutores recebem a energia solar ou luminosa e a transformam em energia elétrica. Com isso, a fotoeletrocatálise pode ser usada para a produção de células solares.

Esse mecanismo também pode ser utilizado no processo de oxidação de compostos orgânicos, como a degradação de tintas para o cabelo. Essas tintas são tóxicas e podem contaminar o meio ambiente. Dessa forma, a fotoeletrocatálise permite a sua degradação e reduz os impactos ambientais.

A fotoeletrocatálise também pode servir para a conversão de gás carbônico em combustíveis de hidrocarbonetos. Esse processo resulta em um combustível sustentável. Ele reduz a emissão de CO₂na atmosfera, um dos gases do efeito estufa responsáveis pelo aquecimento global. 

A partir da fotoeletrocatálise, é possível quebrar as moléculas de CO₂ com o auxílio de moléculas de água. Dessa forma, os produtos dessa reação são combustíveis de hidrogênio, que apresentam menores riscos ambientais.

Outros usos para esse mecanismo são a diminuição de íons inorgânicos na água, como o cálcio e o magnésio, promovendo a sua purificação e potabilidade. Por último, a fotoeletrocatálise se mostra eficiente no processo de inativar micro-organismos, que também contribui para o tratamento da água.