COORDINATION CHEMISTRY AND SOLAR FUEL PRODUCTION. Life on earth depends on the absorption and conversion of solar energy into chemical bonds, i.e. photosynthesis. In this process, sun light is employed to oxidize water into oxygen and reducing equivalents used to produce fuels. In artificial photosynthesis, the goal is to develop relatively simple systems able to mimic photosynthetic organisms and promote solar-to-chemical conversion. The aim of the present review was to describe recent advances in the application of coordination compounds as catalysts in some key reactions for artificial photosynthesis, such as water splitting and CO 2 reduction.Keywords: solar fuels; artificial photosynthesis; coordination chemistry; photochemistry.
INTRODUÇÃOAtualmente, o tópico energia tem despertado o interesse de diversos setores da sociedade devido ao dilema de suprir a crescente demanda sem aumentar os danos ambientais já causados pela exploração dos combustíveis fósseis.1-5 O incentivo a novas tecnologias para energia renovável ganhou ainda mais força com estudos recentes que mostram o aumento da concentração de CO 2 na atmosfera devido à queima de combustíveis fósseis, o que causa o chamado efeito estufa. 6,7 Nesse contexto, o aproveitamento da energia solar torna-se extremamente atraente devido ao seu baixo impacto ambiental e à grande oferta de energia. Anualmente, o fluxo de radiação sobre a terra chega a 3,4×10 24 J, o que supera em milhares de vezes o consumo de energia atual do mundo.7 De fato, o sol é nossa fonte primária de energia, responsável pela formação da biomassa, dos ventos, da maré, enfim, da vida no planeta.O aproveitamento da energia solar envolve sua conversão em outras formas de energia. Atualmente, já se encontram amplamente difundidos nas residências sistemas para aquecimento de água a partir da luz solar. Outra possibilidade envolve a conversão da energia luminosa em eletricidade por meio de sistemas fotovoltaicos. Tais sistemas são baseados em células solares tradicionais de silício ou, mais recentemente, em novas gerações de dispositivos como as DSCs (dye-sensitized solar cells) e as OPVs (organic photovoltaics), cuja eficiência e estabilidade têm avançado constantemente. [8][9][10][11][12][13][14][15] A energia solar pode ainda ser convertida e armazenada na forma de ligações químicas, como ocorre nos organismos fotossintéticos, em que espécies químicas de alto conteúdo energético (carboidratos) são formadas a partir de CO 2 e H 2 O, equação 1.(1) Biologicamente, a fotossíntese promove a quebra de água em oxigênio e prótons, enquanto a respiração combina essas espécies de forma controlada e eficiente para produzir metabólitos. Assim, a síntese desses metabólitos representa a fixação de hidrogênio e consequente armazenamento da energia solar na forma de ligações químicas. Estima-se que os organismos fotossintéticos produzem mais de 100 bilhões de toneladas de biomassa seca anualmente, o que equivale a 100 vezes o peso de toda a população humana na Terra e representa um estoque de energia de ap...