Cientistas da Trinity College Dublin, na Irlanda, deram um grande passo na direção de resolver um enigma por meio de supercomputadores, que daria ao mundo energia limpa e totalmente renovável, da qual a água seria o único produto residual.

Reduzir as emissões de dióxido de carbono (CO2) da humanidade é sem dúvida o maior desafio que a civilização do século XXI enfrenta – especialmente considerando a população global cada vez maior e as crescentes demandas de energia que a acompanham.

Um exemplo de esperança é a ideia de que poderíamos usar eletricidade renovável para separar a água (H2O) para produzir hidrogênio rico em energia (H2), que poderia então ser armazenado e usado em células de combustível. Essa é uma perspectiva especialmente interessante em uma situação em que as fontes de energia eólica e solar produzem eletricidade para quebrar a molécula de água, pois isso nos permitirá armazenar energia para uso quando essas fontes renováveis ​​não estão disponíveis.

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O problema essencial, no entanto, é que a água é muito estável e requer muita energia para se decompor. Um obstáculo particularmente importante a ser resolvido é a energia ou “superpotencial” associado à produção de oxigênio, que é a reação mais complicada na separação de água para produzir H2.

Embora certos elementos sejam eficazes na separação de água, como o rutênio ou o irídio (dois dos chamados metais nobres da tabela periódica), eles são proibitivamente caros para a comercialização. Outras opções mais baratas tendem a sofrer em termos de eficiência e/ou robustez. De fato, atualmente, ninguém descobriu catalisadores que são econômicos, altamente ativos e robustos por períodos significativos.

A Solução

Então, como você resolve esse enigma? Pare antes de imaginar jaleco, óculos, copos e cheiros engraçados; este trabalho foi feito inteiramente através de um computador.

Ao reunir químicos e físicos teóricos, uma equipe de cientistas da Trinity College Dublin, na Irlanda, por trás do mais recente avanço, combinou a inteligência química com computadores muito poderosos para encontrar um dos “santos graais” da catálise.

A equipe, liderada pelo professor Max García-Melchor, fez uma descoberta crucial ao investigar moléculas que produzem oxigênio: a ciência estava subestimando a atividade de alguns dos catalisadores mais reativos e, como resultado, o temido obstáculo “superpotencial” agora parece mais fácil de resolver. Além disso, ao refinar um modelo teórico aceito há muito tempo usado para prever a eficiência dos catalisadores de separação de água, eles tornaram imensuravelmente mais fácil para as pessoas (ou supercomputadores) procurarem o catalisador “bala verde”.

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O autor principal, Michael Craig, da Trinity, está empolgado em usar essa percepção.

Ele disse:

“Sabemos o que precisamos otimizar agora, portanto, é apenas um caso de encontrar as combinações certas.”

A equipe pretende agora usar a inteligência artificial para colocar um grande número de metais e ligantes abundantes na terra (que os colam para gerar os catalisadores) em um caldeirão antes de avaliar quais das combinações quase infinitas produzem a maior promessa.

Em conjunto, o que antes parecia uma tela vazia agora parece mais uma pintura por números, pois a equipe estabeleceu princípios fundamentais para o design de catalisadores ideais.

O professor Max García-Melchor acrescentou:

“Dada a necessidade cada vez mais premente de encontrar soluções em energia verde, não é surpresa que os cientistas procurem, há algum tempo, um catalisador mágico que nos permita separar a água eletroquimicamente de uma maneira econômica e confiável.

No entanto, não é exagero dizer que até agora essa caça era semelhante a procurar uma agulha em um palheiro. Ainda não estamos na linha de chegada, mas reduzimos significativamente o tamanho do palheiro e estamos convencidos de que a inteligência artificial nos ajudará a limpar bastante do feno que resta.

Esta pesquisa é extremamente empolgante por várias razões e seria incrível desempenhar um papel para tornar o mundo um lugar mais sustentável. Além disso, isso mostra o que pode acontecer quando pesquisadores de diferentes disciplinas se reúnem para aplicar seus conhecimentos e tentar resolver um problema que afeta todos e cada um de nós.”

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