Uma equipa internacional de investigação da Universidade de Jena, na Alemanha, e da Universidade de Milan-Bicocca, em Itália, anunciaram a descoberta de uma base para a produção eficiente de hidrogénio como fonte de energia sustentável.
De acordo com o Prof. Wolfgang Weigand do Instituto de Química Inorgânica e Analítica da Universidade de Jena, existem microrganismos naturais que produzem hidrogénio, usando enzimas especiais chamadas hidrogenases, responsáveis por gerarem hidrogénio cataliticamente.
Weigand explica: “Ao contrário da eletrólise, que normalmente é realizada industrialmente usando um catalisador de platina caro, os microrganismos usam compostos organometálicos de ferro (…). Como fonte de energia, o hidrogénio é naturalmente de grande interesse. Por isso, queremos entender exatamente como ocorre esse processo catalítico”.
No passado, já foram produzidos vários compostos que são modelados quimicamente com base nas hidrogenases de ocorrência natural. Em cooperação com a Universidade de Milão, Weigand e a sua equipa, em Jena, produziram um composto que gerou perceções inteiramente novas sobre o processo de catálise: “Tal como na natureza, o nosso modelo é baseado numa molécula que contém dois átomos de ferro. Em comparação com a forma natural, mudamos o ambiente químico do ferro. Para ser mais preciso, uma amina foi substituída por um óxido de fosfina com propriedades químicas semelhantes. Por isso, colocamos em ação o elemento fósforo”, esclareceu Weigand.
Isto permitiu que Weigand e a sua equipa entendessem melhor o processo de formação de hidrogénio. Por meio da auto dissociação, a água forma protões carregados positivamente e iões de hidróxido carregados negativamente. “O nosso objetivo era entender como esses protões formam o hidrogénio. Porém, o doador de protões nas nossas experiências não foi a água, mas um ácido”, diz Weigand.
Desta forma, foi possível observar que o protão do ácido é transferido para óxido de fosfina do nosso composto seguido de uma libertação de protão para um dos átomos de ferro. Weigand explica que na variante natural da molécula também se poderia encontrar um processo semelhante ao descrito e esclarece que com o objetivo de equilibrar a carga positiva do protão e, finalmente, produzir hidrogénio, os eletrões carregados negativamente foram introduzidos na forma de corrente elétrica. Com a ajuda de voltagem cíclica e software de simulação desenvolvido na Universidade de Jena, foram examinadas as etapas individuais em que esses protões foram finalmente reduzidos a hidrogénio livre. Weigand observa que “durante a experiência, pudemos realmente ver como o gás hidrogénio saiu da solução em pequenas bolhas”.
Com base nestas descobertas, Weigand e a sua equipa desejam, agora, desenvolver novos compostos que possam não apenas produzir hidrogénio de forma eficiente em termos de energia, mas também usar fontes de energia sustentáveis para tal: “O objetivo do Transregio Collaborative Research Center 234‘ CataLight ’, do qual esta investigação faz parte, é a produção de hidrogénio através da divisão da água com recurso à luz solar”, explica Weigand. E finaliza: “Com o conhecimento adquirido nas nossas pesquisas, estamos agora a trabalhar no projeto e na investigação de novos catalisadores baseados nas hidrogenases, que são os que são ativados em última instância com a energia da luz”.