Uma equipa de investigação de Shogo Mori e Susumu Saito da Universidade de Nagoya desenvolveu um método inovador de fotossíntese artificial que utiliza a luz solar e a água para produzir energia e compostos orgânicos valiosos, incluindo materiais farmacêuticos, a partir de compostos orgânicos residuais. Esta inovação representa um passo importante na produção sustentável de energia e de produtos químicos. Os resultados desta investigação foram publicados na revista Nature Communications.

“A fotossíntese artificial envolve reações químicas que imitam a forma como as plantas convertem a luz solar, a água e o dióxido de carbono em glucose rica em energia”, explica Saito, e acrescenta que “os produtos residuais, que são frequentemente produzidos por outros processos, não se formam; em vez disso, apenas energia e químicos úteis são criados”.

Esta técnica – a que chamaram fotossíntese artificial direcionada para a síntese orgânica (APOS) – cumpre com todos os critérios da fotossíntese artificial. Representa uma mudança de paradigma na fotossíntese artificial devido à utilização de matéria orgânica e de água como matérias-primas da reação.

“A chave para o sucesso da APOS são os efeitos cooperativos de dois tipos de fotocatalisadores semicondutores inorgânicos”, explica Saito. “Os catalisadores, respetivamente, promovem a decomposição da matéria orgânica residual e da água através da separação da água, conduzindo desta vez à síntese de compostos orgânicos úteis e de hidrogénio ‘verde’”.

Os investigadores descrevem uma série de aplicações práticas para a sua descoberta. Na experiência, utilizaram diferentes matérias-primas orgânicas para sintetizar mais de 25 produtos distintos de álcool e éter contendo uma vasta gama de grupos funcionais, incluindo um análogo de um antidepressivo e um medicamento para a febre dos fenos. A técnica também permite a modificação de materiais orgânicos, o que foi demonstrado pela modificação de um medicamento utilizado no tratamento de níveis elevados de lípidos no sangue.

“A nossa técnica de ponta pode potencialmente produzir materiais de carbono úteis sem formar dióxido de carbono e resíduos”, sublinha Saito. “Um exemplo é o acetonitrilo que utilizámos nesta experiência como material de partida. O acetonitrilo é um subproduto gerado durante a produção industrial em massa de polímeros e nanofibras de carbono. A sua utilização na APOS permitiu-lhe tornar-se um produto útil, reduzindo potencialmente os resíduos”.

Esta investigação marca o início de um novo domínio da fotossíntese artificial para a síntese orgânica, e espera-se que os resultados contribuam para uma produção química, médica e agrícola sustentável que utilize energia e recursos renováveis, como a luz solar e a água.