fev 18

E se o Homem fizesse fotossíntese?

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Biologia, Ciência, Ecologia, Economia, Engenharia, Evolução, Fí­sica, Mitos Desmascarados, Quí­mica, Tecnologia
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Antes que você banque o insano e corra pra primeira loja de produtos naturais — ou casas de suco,  mesmo — para se encher de suco de clorofila (coma capim, é mais barato e tem o mesmo efeito), leia todo o artigo. Ao contrário do que se possa imaginar, ninguém vai criar cloroplastos do nada e passar a fazer fotossíntese dentro do próprio organismo. Acho que nem mesmo o Monstro do Pântano fazia isso. A ideia é desenvolver tecnologias de forma que se aproveite os vários joules de energia provenientes do Sol para aplicações práticas. Em nível bioquímico, algas azuis foram as pioneiras em fazer isso com eficiência, para depois se combinarem com plantas por meio de organização simbiótica. Será que conseguimos alguma tecnologia capaz de fazer isso?

A ideia de desenvolver e incrementar novas tecnologias de geração de energia não é de hoje. Um dos principais focos é a produção de combustíveis e aumento da produção agrícola,  cujos segmentos são da alçada  do Concílio de Pesquisa em Ciências Biológicas e Biotecnologia — Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC). Assim, há uma busca em desenvolver técnicas que simulem, ainda que não de modo 100% eficiente (e as leis da Termodinâmica proíbem terminantemente que qualquer processo seja 100% eficiente), o que as plantas fazem.

Um dos principais enganos é achar que a fotossíntese produz combustível de alguma espécie. Ela apenas trabalha com a modificação da energia. Ela transforma a energia das emanações eletromagnéticas na faixa do ultravioleta em energia química. Coloquem uma planta num ambiente com apenas na faixa do vermelho e a plantinha não vai durar muito. Entretanto, nem mesmo as plantas são eficientes. Elas simplesmente são mais eficientes de qualquer coisa que temos hoje, o que não é vantagem nenhuma, já que isso depende de reações químicas que acontecem simultaneamente. Plantas retiram nutrientes inorgânicos do solo e as leis da Química fazem o restante. Entretanto, elas tão-somente produzem seu principal alimento: glicose, que será armazenada sob a forma de amido.

Amido não é combustível para seu carro ir até o shopping nem para mandar o Homem à Lua ou fazer você ser mais forte que o vizinho magrelo que você está a fim de dar umas porradas. Em nível animal, amido serve para muito pouco e se não fosse a amilase contida na saliva, ele lhe seria totalmente inócuo, como celulose o é (herbívoros possuem microorganismos que digerem quimicamente a celulose, o que não é o caso dos seres humanos). Apesar de carboidratos terem muita energia em suas ligações químicas, muito pouco é aproveitado de forma eficiente. Você pode até fazer uma bomba com açúcar (não, não ensinarei), mas creio que ninguém vai querer usar isso para fazer sua moto dar partida, apesar de alguns insanos terem pensado em usar pólvora como combustível para o que seria os primeiros automóveis.

Se eu não posso usar fotossíntese para ficar fortão ou produzir combustível para máquinas, por que se preocupar com isso?

Boa pergunta e a resposta está num viés indireto. Se você estudou cinética química, ao ceder energia, a seta Reagentes —> Produtos será "maior". Isso significa que o balanço da equação será mais forte da esquerda para direita, perfazendo uma produção melhor e com maior rendimento. Simples, não?

Não entendi porra nenhuma.

Qualquer coisa que amplie a velocidade de reação (ou sequer propicie esta reação) é chamado "catalisador". Energia é um fator catalisador e podemos ver com um experimento que podemos fazer em casa. Pegue 3 copos: um com água à temperatura ambiente, outro com água gelada e o terceiro com água morna. Coloque, em cada um, um comprimido de sonrisal (olha o jabá, Bayer. Olhai por nós!) e observe. Como o calor é energia cedida às moléculas, elas cocam-se com mais força e de forma mais intensa. Isso propicia que a reação química se dê de forma mais rápida. Infelizmente, eu tive que esquentar a água no fogo, obtido com queima de combustível fóssil (seja GLP ou mesmo gás natural). Se eu usasse o forno de microondas (dane-se o acordo!), teria gasto eletricidade (obtida de usinas hidro ou termoelétricas). Claro, eu poderia ter deixado no Sol, entretanto, o Sol apenas aquece o corpo, mas quem vai resfriar? Geladeira? Eletricidade, combustível fóssil etc.

A pesquisa em usar células solares ainda está no início. É uma tecnologia cara e pouco eficiente. Como é pouco eficiente, é cara. Então, talvez, a resposta não seja a transformação de energia solar diretamente em energia elétrica. Pelo menos, por enquanto. O dr Richard Cogdell da Universidade de Glasgow está adotando uma abordagem em termos de biologia sintética em uma tentativa de criar uma "folha" artificial capaz de converter energia solar em combustível líquido. De acordo com Cogdell, sendo a energia do Sol gratuita e abundante, as pesquisas deveriam se direcionar para alguma espécie de armazenamento, não necessariamente baterias como conhecemos. Usando a energia solar para alimentar "plantas artificiais", estas gerariam o que sabem fazer melhor: substâncias químicas. As substâncias prendem a energia em forma de ligações de forma com que possamos usarmos em atividades específicas. Em outras palavras: quebrando as ligações formadas, a energia seria novamente liberada, provavelmente sob a forma de calor, o que seria, em última análise, uma usina termelétrica. Obviamente, haveria uma queda de rendimento, mas a otimização da produção destas reações produziriam maiores quantidades  combustível ininterruptamente.

A ideia da produção de mais CO2 não é muito agradável. Então teríamos que pensar em várias opções e duas delas seriam: a) Pegar o CO2 e usá-lo para produzir outras coisas, como carbonatos e bicarbonatos; b) Não produzir substâncias que gerem mais gás carbônico e sim catalisadores para quebrar moléculas de água em hidrogênio e oxigênio, que se forem "queimados" novamente gerarão grandes quantidades de calor e tendo como subproduto… água.

As cianobactérias, também chamadas de "algas azuis" (que não são algas e nem são azuis), podem absorver muito mais energia solar do que elas podem utilizar. Muitas pesquisas focam em como pegar esta energia absorvida na mão grande, a ponto de pensarmos em ter células de combustíveis biológicas. A questão é saber como vamos retirar esta energia e como transformá-la em energia útil.

Enquanto você, tolamente, fica feliz em não usar sacolinha de prásticu, várias iniciativas abordam outras perspectivas de geração de energia e sua manipulação. Pensar fora da caixa de papelão que usam para entregar alimentos é legal. Principalmente quando chove, e se o mundo natural apresenta alternativas obtidas durante bilhões de anos de evolução biológica, tolo é aquele que não pensar em alguma derivação e implementação do que já existe e funciona perfeitamente, ainda que não tenha 100% de eficiência.


Fonte: BBSRC


2 respostas para "E se o Homem fizesse fotossíntese?"

  1. 1. Deus Ex Machina disse:

    O volume ocupado pela substância que “aprisiona” a energia é um problema significativo. Na natureza, a energia aprisionada na forma de celulose e amido ocupam áreas imensas, embora ao compactar o volume seja bastante reduzido. Aparentemente, o ideal seria uma substância líquida de grande densidade, mas seria possível isso? E isso tudo sem competir pelas áreas de plantio.

    Há alternativas viáveis como essa aqui, uma bactéria que quebra moléculas de água. http://cosmiclog.msnbc.msn.com/_news/2010/12/15/5655947-microbe-makes-hydrogen-out-of-air

    Valeu por mais um bom artigo.

  2. 2. Mari. disse:

    Essa semana vi um filme no SyFy (vou levar ban por isto) em que cientistas coletavam a energia solar das erupções solares em satélites que transformava a radiação solar em energia magnética e direcionava essa energia para baterias gigantes enterradas em campos especiais na terra. A energia magnética seria transformada em elétrica e redirecionada para usinas próximas. O ápice do filme estava em um sobrecarregamento da energia magnética no campo do planeta que alterava todo nosso modo de viver.

    O que isso tem com o artigo?
    Nada. Apenas lembrei do filme que tinha o mesmo propósito, reverter a energia solar em uma energia aproveitável. Apenas o enredo era mirabolante demais e eu, como toda boa mulher, precisava falar mais que o homem da cobra.

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