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 </div> </div><p>Se a fonte de energia mais inteligente for abundante, barata e limpa, entã;o as plantas sã;o muito mais inteligentes que os humanos. ;Ao longo de milhares de milhõ;es de anos, desenvolveram talvez a fonte de energia mais eficiente do mundo: a fotossí;ntese. ;<span style="color: rgb(0, 0, 0); font-family: Roboto, sans-serif; font-size: 1.125rem; white-space-collapse: collapse; box-sizing: border-box; border: 0px solid; --tw-border-spacing-x: 0; --tw-border-spacing-y: 0; --tw-translate-x: 0; --tw-translate-y: 0; --tw-rotate: 0; --tw-skew-x: 0; --tw-skew-y: 0; --tw-scale-x: 1; --tw-scale-y: 1; --tw-pan-x: ; --tw-pan-y: ; --tw-pinch-zoom: ; --tw-scroll-snap-strictness: proximity; --tw-gradient-from-position: ; --tw-gradient-via-position: ; --tw-gradient-to-position: ; --tw-ordinal: ; --tw-slashed-zero: ; --tw-numeric-figure: ; --tw-numeric-spacing: ; --tw-numeric-fraction: ; --tw-ring-inset: ; --tw-ring-offset-width: 0px; --tw-ring-offset-color: #fff; --tw-ring-color: rgba(59,130,246,0.5); --tw-ring-offset-shadow: 0 0 transparent; --tw-ring-shadow: 0 0 transparent; --tw-shadow: 0 0 transparent; --tw-shadow-colored: 0 0 transparent; --tw-blur: ; --tw-brightness: ; --tw-contrast: ; --tw-grayscale: ; --tw-hue-rotate: ; --tw-invert: ; --tw-saturate: ; --tw-sepia: ; --tw-drop-shadow: ; --tw-backdrop-blur: ; --tw-backdrop-brightness: ; --tw-backdrop-contrast: ; --tw-backdrop-grayscale: ; --tw-backdrop-hue-rotate: ; --tw-backdrop-invert: ; --tw-backdrop-opacity: ; --tw-backdrop-saturate: ; --tw-backdrop-sepia: ; font-weight: bolder;">Como funciona a fotossí;ntese</span> ;? ;É; a conversã;o da luz solar, dió;xido de carbono e á;gua em combustí;vel utilizá;vel, emitindo oxigê;nio ú;til no processo.</p><p style="box-sizing: border-box; border: 0px solid; --tw-border-spacing-x: 0; --tw-border-spacing-y: 0; --tw-translate-x: 0; --tw-translate-y: 0; --tw-rotate: 0; --tw-skew-x: 0; --tw-skew-y: 0; --tw-scale-x: 1; --tw-scale-y: 1; --tw-pan-x: ; --tw-pan-y: ; --tw-pinch-zoom: ; --tw-scroll-snap-strictness: proximity; --tw-gradient-from-position: ; --tw-gradient-via-position: ; --tw-gradient-to-position: ; --tw-ordinal: ; --tw-slashed-zero: ; --tw-numeric-figure: ; --tw-numeric-spacing: ; --tw-numeric-fraction: ; --tw-ring-inset: ; --tw-ring-offset-width: 0px; --tw-ring-offset-color: #fff; --tw-ring-color: rgba(59,130,246,0.5); --tw-ring-offset-shadow: 0 0 transparent; --tw-ring-shadow: 0 0 transparent; --tw-shadow: 0 0 transparent; --tw-shadow-colored: 0 0 transparent; --tw-blur: ; --tw-brightness: ; --tw-contrast: ; --tw-grayscale: ; --tw-hue-rotate: ; --tw-invert: ; --tw-saturate: ; --tw-sepia: ; --tw-drop-shadow: ; --tw-backdrop-blur: ; --tw-backdrop-brightness: ; --tw-backdrop-contrast: ; --tw-backdrop-grayscale: ; --tw-backdrop-hue-rotate: ; --tw-backdrop-invert: ; --tw-backdrop-opacity: ; --tw-backdrop-saturate: ; --tw-backdrop-sepia: ; margin: 0px 0px 1.5rem; font-size: 1.125rem; line-height: 1.75; color: rgb(0, 0, 0); font-family: Roboto, sans-serif; white-space-collapse: collapse;">Usando nada alé;m da luz solar como fonte de energia, as plantas realizam conversõ;es massivas de energia, transformando 1.102 bilhõ;es de toneladas (1.000 bilhõ;es de toneladas mé;tricas) de CO ;2 ;em maté;ria orgâ;nica, ou seja, energia para animais na forma de alimento, todos os anos [fonte: Hunter] . ;E isso usa apenas 3% da luz solar que chega à; Terra [fonte: Boyd].</p><p>No caso das plantas (assim como das algas e algumas bacté;rias), o &ldquo;combustí;vel utilizá;vel&rdquo; sã;o os carboidratos, proteí;nas e gorduras. ;Os humanos, por outro lado, procuram combustí;vel lí;quido para alimentar os carros e eletricidade para fazer funcionar os frigorí;ficos. ;Mas isso nã;o significa que nã;o possamos recorrer à; fotossí;ntese para resolver os nossos problemas energé;ticos sujos, caros e cada vez mais escassos. ;Durante anos, os cientistas tê;m tentado encontrar uma forma de utilizar o mesmo sistema energé;tico que as plantas utilizam, mas com uma produç;ã;o final alterada.</p><p>Neste artigo, veremos a fotossí;ntese artificial e veremos até; onde ela chegou. ;Descobriremos o que o sistema deve ser capaz de fazer, verificaremos alguns mé;todos atuais para alcanç;ar a fotossí;ntese artificial e veremos por que nã;o é; tã;o fá;cil de projetar como alguns outros sistemas de conversã;o de energia.</p><p><strong>Conteú;do</strong></p><div> <div> 
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</div>
 </div> </div><ol class="wp-block-list">
<li>Como funciona a fotossí;ntese</li>



<li>O Sol como recurso</li>



<li>Abordagens de fotossí;ntese artificial</li>



<li>Aplicaç;õ;es de fotossí;ntese artificial</li>



<li>Desafios na criaç;ã;o de fotossí;ntese artificial</li>
</ol><h2 class="wp-block-heading">Como funciona a fotossí;ntese</h2><p>A fotossí;ntese é; um processo notá;vel que permite que plantas verdes, algas e ;algumas bacté;rias ;convertam dió;xido de carbono e energia luminosa em energia quí;mica. ;Este intrincado processo bioquí;mico desempenha um papel vital na sustentaç;ã;o da vida na Terra, fornecendo oxigê;nio e sendo a base para as cadeias alimentares.</p><h3 class="wp-block-heading">Reaç;ã;o Dependente de Luz</h3><p>As reaç;õ;es dependentes da luz sã;o a fase da ;fotossí;ntese ;onde a energia solar capturada se transforma em energia quí;mica.</p><p>O processo começ;a quando as molé;culas de clorofila, localizadas nos cloroplastos das cé;lulas vegetais, absorvem a energia luminosa do sol. ;Esta ;energia absorvida ;divide as molé;culas de á;gua (H ;<sub>2</sub> ;O) em oxigê;nio (O ;<sub>2</sub> ;), í;ons de hidrogê;nio (H+) e elé;trons (e-).</p><p>A energia da luz absorvida é; entã;o usada para criar duas ;molé;culas essenciais ;: trifosfato de adenosina (ATP) e fosfato de dinucleotí;deo de nicotinamida adenina (NADPH). ;Estas molé;culas armazenam e transportam a energia necessá;ria para a pró;xima fase da fotossí;ntese: a reaç;ã;o independente da luz.</p><h3 class="wp-block-heading">O Ciclo de Calvin</h3><html><body>
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</div>
</body></html><p>Nas reaç;õ;es independentes da luz, també;m conhecidas como ciclo de Calvin, a energia quí;mica armazenada no ATP e no NADPH é; usada para fixar dió;xido de carbono (CO 2 ;<sub>)</sub> ;em compostos orgâ;nicos. ;Com a fixaç;ã;o de carbono, seis molé;culas de dió;xido de carbono (CO ;<sub>2</sub> ;) sã;o capturadas da atmosfera e combinadas com uma molé;cula de aç;ú;car de cinco carbonos (RuBP) para formar compostos de trê;s carbonos (3-PGA).</p>
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</div>
<p>Esses compostos de trê;s carbonos passam por uma sé;rie de reaç;õ;es quí;micas facilitadas por enzimas, consumindo ATP e NADPH no processo. ;Isso leva à; formaç;ã;o da molé;cula de aç;ú;car gliceraldeí;do-3-fosfato (G3P).</p><div> <div> 
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</div>
 </div> </div><p>Algumas das molé;culas G3P produzem glicose e outros carboidratos, servindo como fonte de energia para a planta e sã;o essenciais para o crescimento e a reproduç;ã;o. ;Para sustentar o ciclo de Calvin, algumas das molé;culas G3P regeneram RuBP. ;Esta etapa garante um fornecimento contí;nuo de compostos de trê;s carbonos para maior fixaç;ã;o de carbono.</p><h2 class="wp-block-heading">O Sol como recurso</h2><p>A energia disponí;vel na luz solar é; um recurso inexplorado que apenas começ;amos a controlar. ;A tecnologia atual de cé;lulas fotovoltaicas, normalmente um sistema baseado em semicondutores, é; cara, nã;o muito eficiente e só; faz conversõ;es instantâ;neas de luz solar em eletricidade &ndash; a produç;ã;o de energia nã;o é; armazenada para um dia chuvoso (embora isso possa estar mudando: consulte &rdquo; ;É; Existe uma maneira de obter energia solar à; noite ;?&rdquo;).</p><p>Mas um sistema de fotossí;ntese artificial ou uma cé;lula fotoelectroquí;mica que imite o que acontece nas plantas poderia potencialmente criar um fornecimento infinito e relativamente barato de todo o &ldquo;gá;s&rdquo; limpo e electricidade de que necessitamos para alimentar as nossas vidas &ndash; e també;m numa forma armazená;vel.</p><h2 class="wp-block-heading">Abordagens de fotossí;ntese artificial</h2><p>Para recriar a fotossí;ntese que as plantas aperfeiç;oaram, um sistema de conversã;o de energia tem de ser capaz de fazer duas coisas cruciais (provavelmente dentro de algum tipo de nanotubo que funciona como &ldquo;folha&rdquo; estrutural): colher a luz solar e dividir as molé;culas de á;gua.</p><p>As plantas realizam essas tarefas usando a clorofila, que captura a luz solar, e uma coleç;ã;o de proteí;nas e enzimas que usam essa luz solar para quebrar as molé;culas de H ;<sub>2</sub> ;O em hidrogê;nio, elé;trons e oxigê;nio (pró;tons). ;Os elé;trons e o hidrogê;nio sã;o entã;o usados &#8203;&#8203;para transformar o CO ;<sub>2</sub> ;em carboidratos e o oxigê;nio é; expelido.</p><p>Para que um sistema artificial funcione para as necessidades humanas, o resultado tem de mudar.</p><p>Em vez de libertar apenas oxigé;nio no final da reacç;ã;o, teria de libertar també;m hidrogé;nio lí;quido (ou talvez metanol). ;Esse hidrogê;nio poderia ser usado diretamente como combustí;vel lí;quido ou canalizado para uma cé;lula de combustí;vel. ;Fazer com que o processo produza hidrogê;nio nã;o é; um problema, uma vez que ele já; está; presente nas molé;culas de á;gua. ;E capturar a luz solar nã;o é; um problema &ndash; os atuais sistemas de energia solar fazem isso.</p><p>A parte difí;cil é; dividir as molé;culas de á;gua para obter os elé;trons necessá;rios para facilitar o processo quí;mico que produz o hidrogê;nio.</p><p>A divisã;o da á;gua requer uma entrada de energia de cerca de 2,5 volts [fonte: Hunter]. ;Isso significa que o processo requer um catalisador &ndash; algo para fazer tudo funcionar. ;O catalisador reage com os fó;tons do sol para iniciar uma reaç;ã;o quí;mica.</p><p>Houve avanç;os importantes nesta á;rea nos ú;ltimos cinco ou dez anos. ;Alguns dos catalisadores de maior sucesso incluem:</p><div> <div> 
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</div>
 </div> </div><ul class="wp-block-list">
<li><strong>Manganê;s</strong> ;: O manganê;s é; o catalisador encontrado no nú;cleo fotossinté;tico das plantas. ;Um ú;nico á;tomo de manganê;s desencadeia o processo natural que utiliza a luz solar para dividir a á;gua. ;Usar manganê;s em um sistema artificial é; uma abordagem biomimé;tica &ndash; imita diretamente a biologia encontrada nas plantas.</li>



<li><strong>Dió;xido de titâ;nio sensibilizado por corante</strong> ;: O dió;xido de titâ;nio (TiO ;<sub>2</sub> ;) é; um metal está;vel que pode atuar como um catalisador eficiente. ;É; usado em uma cé;lula solar sensibilizada por corante, també;m conhecida como cé;lula Graetzel, que existe desde 1990. ;Numa cé;lula Graetzel, o TiO ;<sub>2</sub> ;é; suspenso numa camada de partí;culas de corante que captam a luz solar e depois a expõ;em ao TiO ;<sub>2</sub> ;para iniciar a reaç;ã;o.</li>



<li><strong>Ó;xido de cobalto</strong> ;: Um dos catalisadores descobertos mais recentemente, descobriu-se que aglomerados de molé;culas de ó;xido de cobalto (CoO) de tamanho nanomé;trico sã;o gatilhos está;veis &#8203;&#8203;e altamente eficientes em um sistema de fotossí;ntese artificial. ;O ó;xido de cobalto també;m é; uma molé;cula muito abundante &ndash; atualmente é; um catalisador industrial popular.</li>
</ul><p>Uma vez aperfeiç;oados, estes sistemas poderã;o mudar a forma como alimentamos o nosso mundo.</p><h2 class="wp-block-heading">Aplicaç;õ;es de fotossí;ntese artificial</h2><figure class="wp-block-image size-full"><img src="https://www.cetroconcursos.org.br/wp-content/uploads/2023/10/cientista-do-NREL-1.webp" alt="cientista do NREL" class="wp-image-5838"><figcaption class="wp-element-caption">O cientista do NREL, John Turner, demonstra a capacidade de uma cé;lula fotoeletroquí;mica (PEC) de produzir hidrogê;nio a partir da á;gua usando energia de uma fonte de luz.</figcaption></figure><p>Os combustí;veis fó;sseis sã;o escassos e contribuem para a poluiç;ã;o e o aquecimento global. ;O carvã;o, embora abundante, é; altamente poluente tanto para o corpo humano como para o ambiente. ;As turbinas eó;licas estã;o a prejudicar paisagens pitorescas, o milho requer enormes extensõ;es de terras agrí;colas e a atual tecnologia de cé;lulas solares é; cara e ineficiente. ;A fotossí;ntese artificial poderia oferecer uma maneira nova e possivelmente ideal de sair da nossa situaç;ã;o energé;tica.</p><h3 class="wp-block-heading">Combustí;vel que podemos armazenar</h3><p>Por um lado, tem benefí;cios em relaç;ã;o à;s cé;lulas fotovoltaicas, encontradas nos painé;is solares atuais. ;A conversã;o direta da luz solar em eletricidade nas cé;lulas fotovoltaicas torna a energia solar uma energia dependente do clima e do tempo, o que diminui a sua utilidade e aumenta o seu preç;o. ;A fotossí;ntese artificial, por outro lado, poderia produzir um combustí;vel armazená;vel.</p><h3 class="wp-block-heading">Mú;ltiplas opç;õ;es de saí;da</h3><body><div> 
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</div>
 </div><p>E, ao contrá;rio da maioria dos mé;todos de geraç;ã;o de energia alternativa, a fotossí;ntese artificial tem potencial para produzir mais de um tipo de combustí;vel. ;O processo fotossinté;tico poderia ser ajustado para que as reaç;õ;es entre luz, CO ;<sub>2</sub> ;e H ;<sub>2</sub> ;O produzissem hidrogê;nio lí;quido.</p><p>O hidrogê;nio lí;quido pode ser usado como gasolina em motores movidos a hidrogê;nio. ;També;m poderia ser canalizado para uma configuraç;ã;o de cé;lula de combustí;vel, o que reverteria efetivamente o processo de fotossí;ntese, criando eletricidade atravé;s da combinaç;ã;o de hidrogê;nio e oxigê;nio em á;gua. ;As cé;lulas de combustí;vel de hidrogê;nio podem gerar eletricidade como a que obtemos da rede, entã;o a usarí;amos para ligar nosso ar condicionado e aquecedores de á;gua.</p><p>Um problema atual com a energia do hidrogé;nio em grande escala é; a questã;o de como gerar hidrogé;nio lí;quido de forma eficiente &ndash; e limpa. ;A fotossí;ntese artificial pode ser uma soluç;ã;o.</p><p>O metanol é; outra saí;da possí;vel. ;Em vez de emitir hidrogê;nio puro no processo de fotossí;ntese, a cé;lula fotoeletroquí;mica poderia gerar metanol combustí;vel (CH ;<sub>3</sub> ;OH).</p><p>O metanol, ou á;lcool metí;lico, normalmente deriva do metano do gá;s natural e costuma ser adicionado à; gasolina comercial para fazê;-la queimar de forma mais limpa. ;Alguns carros podem até; funcionar apenas com metanol.</p><h3 class="wp-block-heading">Ignorando subprodutos prejudiciais</h3><p>A capacidade de produzir um combustí;vel limpo sem gerar subprodutos nocivos, como gases de efeito estufa, torna a fotossí;ntese artificial uma fonte de energia ideal para o meio ambiente. ;Nã;o exigiria mineraç;ã;o, cultivo ou perfuraç;ã;o. ;E uma vez que nem a á;gua nem o dió;xido de carbono sã;o actualmente escassos, també;m poderá; ser uma fonte ilimitada, potencialmente menos dispendiosa do que outras formas de energia a longo prazo.</p><p>Na verdade, este tipo de reaç;ã;o fotoeletroquí;mica poderia até; mesmo remover grandes quantidades de CO ;<sub>2</sub> ;nocivo do ar no processo de produç;ã;o de combustí;vel. ;É; uma situaç;ã;o ganha-ganha.</p><p>Mas ainda nã;o chegamos lá;. ;Existem vá;rios obstá;culos ao uso da fotossí;ntese artificial em grande escala.</p><h2 class="wp-block-heading">Desafios na criaç;ã;o de fotossí;ntese artificial</h2><figure class="wp-block-image size-full"><img src="https://www.cetroconcursos.org.br/wp-content/uploads/2023/10/natureza-aperfeicoou-1.webp" alt="natureza aperfeiç;oou o" class="wp-image-5837"><figcaption class="wp-element-caption">A natureza aperfeiç;oou o processo de fotossí;ntese ao longo de bilhõ;es de anos. ;Nã;o será; fá;cil replicá;-lo em um sistema sinté;tico.</figcaption></figure><p>Embora a fotossí;ntese artificial funcione em laborató;rio, ela nã;o está; pronta para consumo em massa. ;Replicar o que acontece naturalmente nas plantas verdes nã;o é; uma tarefa simples.</p><p>A eficiê;ncia é; crucial na produç;ã;o de energia. ;As plantas levaram bilhõ;es de anos para desenvolver o processo de fotossí;ntese que funciona de forma eficiente para elas; ;replicar isso em um sistema sinté;tico exige muitas tentativas e erros.</p><p>O manganê;s que atua como catalisador nas plantas nã;o funciona tã;o bem em instalaç;õ;es artificiais, principalmente porque o manganê;s é; um tanto instá;vel. ;Nã;o dura muito e nã;o se dissolve na á;gua, tornando um sistema à; base de manganê;s um tanto ineficiente e impraticá;vel.</p><p>O outro grande obstá;culo é; que a geometria molecular das plantas é; extraordinariamente complexa e exata &ndash; a maioria das configuraç;õ;es feitas pelo homem nã;o consegue replicar esse ní;vel de complexidade.</p><p>A estabilidade é; um problema em muitos sistemas potenciais de fotossí;ntese. ;Os catalisadores orgâ;nicos frequentemente se degradam ou desencadeiam reaç;õ;es adicionais que podem danificar o funcionamento da cé;lula. ;Catalisadores inorgâ;nicos de ó;xido metá;lico sã;o uma boa possibilidade, mas precisam funcionar rá;pido o suficiente para fazer uso eficiente dos fó;tons que entram no sistema.</p><p>Esse tipo de velocidade catalí;tica é; difí;cil de encontrar. ;E alguns ó;xidos metá;licos que tê;m velocidade faltam em outra á;rea: abundâ;ncia.</p><p>Nas cé;lulas sensibilizadas por corantes de ú;ltima geraç;ã;o, o problema nã;o é; o catalisador; ;em vez disso, é; a soluç;ã;o eletrolí;tica que absorve os pró;tons das molé;culas de á;gua divididas. ;É; uma parte essencial da cé;lula, mas é; feita de solventes volá;teis que podem corroer outros componentes do sistema.</p><p>Os avanç;os nos ú;ltimos anos estã;o começ;ando a abordar essas questõ;es. ;O ó;xido de cobalto é; um ó;xido metá;lico está;vel, rá;pido e abundante. ;Pesquisadores em cé;lulas sensibilizadas por corantes criaram uma soluç;ã;o nã;o baseada em solvente para substituir o material corrosivo.</p><div> <div> 
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</div>
 </div> </div><p>A pesquisa em fotossí;ntese artificial está; ganhando forç;a, mas nã;o sairá; do laborató;rio tã;o cedo. ;Levará; pelo menos 10 anos até; que esse tipo de sistema se torne realidade [fonte: Boyd]. ;E essa é; uma estimativa bastante esperanç;osa. ;Algumas pessoas nã;o tê;m certeza se isso vai acontecer. ;Ainda assim, quem pode resistir à; esperanç;a de plantas artificiais que se comportem como as reais?</p>
</body></div>
</p>

Como funciona a fotossíntese?
