Fotosinteza artificială transformă CO₂ și apă în molecule C₂ și C₆ cu energie solară — NRG-IA

Cercetători din Statele Unite au demonstrat în 2026 un sistem de fotosinteză artificială care folosește CO₂, apă și energie furnizată de lumină solară simulată pentru a construi o moleculă cu șase atomi de carbon . Produsul, 2-metil-2-pentenal, poate fi transformat ulterior în hexan, o hidrocarbură lichidă. Rezultatul duce mai departe o direcție care, cu numai un an înainte, demonstrase într-un dispozitiv compact producerea de etan și etilenă din CO₂. Saltul este important prin ceea ce arată despre direcția tehnologiei. Fotosinteza artificială începe să depășească etapa în care CO₂ este convertit doar în molecule foarte simple. Cercetarea avansează către formarea controlată a legăturilor dintre atomii de carbon și construirea unor molecule tot mai complexe , exact capacitatea necesară dacă lumina urmează să alimenteze într-o zi producția de combustibili și materii prime chimice. Într-un asemenea sistem, lumina nu este transformată doar în electricitate. Energia fotonilor ajunge în legăturile chimice ale produsului final . Molecula devine astfel și produs industrial, și purtător al energiei captate inițial din lumină. De la un dispozitiv cât un timbru la construirea moleculelor C₂ Una dintre etapele care au făcut această direcție vizibilă a fost publicată în 2025 în Nature Catalysis de cercetători de la UC Berkeley, Lawrence Berkeley National Laboratory, University of Cambridge și Liquid Sunlight Alliance. Echipa a construit un sistem fotoelectrochimic în care un material perovskit captează lumina, iar structuri catalitice de cupru, descrise ca „nanoflowers”, conduc reacțiile prin care CO₂ este transformat în etan și etilenă , molecule care conțin câte doi atomi de carbon. Berkeley Lab a prezentat ansamblul experimental ca având aproximativ dimensiunea unui timbru poștal. În interiorul său are loc însă o operațiune chimică de mare interes: doi atomi de carbon proveniți din CO₂ ajung legați într-o singură moleculă. Această legătură carbon–carbon este esențială. O mare parte din combustibilii, materialele plastice și produsele industriei chimice sunt construite din structuri care conțin mai mulți atomi de carbon. Capacitatea de a porni de la CO₂ și de a forma selectiv asemenea structuri deschide o cale către utilizarea carbonului reciclat ca materie primă. Etilena este deja una dintre moleculele fundamentale ale industriei chimice mondiale. Ea intră în lanțuri industriale care duc la polimeri și numeroși alți compuși. Producerea ei cu energie luminoasă și carbon provenit din CO₂ ar schimba sursa de energie și, potențial, originea carbonului folosit de aceste industrii. Lumina alimentează direct chimia Principiul fotosintezei artificiale urmărește o idee fundamental diferită de traseul energetic al unui panou fotovoltaic convențional. Un panou produce electricitate. Dacă obiectivul final este obținerea unui combustibil sau a unei substanțe chimice, electricitatea trebuie apoi trimisă către alte echipamente și alte procese. Un sistem fotoelectrochimic încearcă să integreze captarea luminii și reacția chimică . Materialul fotosensibil generează sarcinile electrice necesare, iar catalizatorul folosește acele sarcini pentru a rupe și reconstrui legături moleculare. În dispozitivul Berkeley, perovskitul cu halogenuri de plumb joacă rolul absorberului de lumină, iar catalizatorul de cupru controlează reducerea CO₂. Experimentele cu carbon-13 au confirmat că atomii de carbon din produsele măsurate provin din CO₂ introdus în sistem. Configurația cu cea mai mare rată de producție C₂ a cuplat reducerea CO₂ cu oxidarea glicerolului la celălalt electrod. Această alegere reduce energia necesară reacției anodice și permite sistemului să atingă o rată mult mai mare de formare a produselor C₂ decât arhitectura care folosește oxidarea apei. În configurația optimizată, densitatea curentului parțial asociat hidrocarburilor C₂ a ajuns la 155 µA/cm² , aproximativ de 200 de ori nivelul obținut în configurația perovskit–BiVO₄ bazată pe oxidarea apei. Această multiplicare măsoară rata electrochimică a reacției C₂, nu eficiența energetică totală. Cifra care fixează nivelul actual al tehnologiei este eficiența solar-to-chemical specifică hidrocarburilor C₂: 0,0017% . Diferența dintre cele două valori arată simultan progresul și dimensiunea oportunității tehnologice. Cercetătorii au găsit o cale de a accelera masiv reacția dorită. Următorul prag este transferarea unei proporții mult mai mari din energia luminii în produsul chimic final. În 2026, lanțul de carbon ajunge la șase atomi În februarie 2026, cercetători din Liquid Sunlight Alliance, inclusiv echipe de la Caltech, Stanford, SLAC, Berkeley Lab și UC Berkeley, au publicat o etapă suplimentară în ACS Energy Letters . Noua arhitectură pornește de la CO₂ și apă și folosește energie provenită din lumină solară simulată pentru a ajunge la 2-metil-2-pentenal, o moleculă cu șase atomi de carbon . Procesul este mai complex decât dispozitivul compact Berkeley. Cercetătorii au construit…