Painéis fotovoltaicos de energia solar

Instalação solar térmica

Usina de energia solar
Termelétrica

Fotossíntese

Fotossíntese

A fotossíntese é um processo químico que converte dióxido de carbono em compostos orgânicos, especialmente, usando a energia da radiação solar.

Fotossíntese ocorre em plantas, algas e alguns grupos de bactérias, mas não em archaea. Os organismos fotossintéticos são chamados de "fotoautotróficos", mas nem todos os organismos que usam a luz como fotossíntese de um efeito de fonte de energia, já que os "fotoheterotróficos" usam compostos orgânicos, e não dióxido de carbono, como fonte de carbono. Em plantas, algas e cianobactérias, a fotossíntese usa dióxido de carbono e água, liberando oxigênio como resíduo. a fotossíntese é crucial para a vida na Terra, porque, além de manter o nível normal de oxigênio na atmosfera, quase todas as formas de vida dependem diretamente como fonte de energia, ou indiretamente, como fonte suprema de energia em seus alimentos. .

A quantidade de energia capturada pela fotossíntese é imensa, de aproximadamente 100 terawatts: isto é cerca de seis vezes a energia consumida anualmente pela civilização humana. No total, os organismos fotossintéticos convertem cerca de 100 bilhões de toneladas de carbono em biomassa a cada ano.

Não é claro quando os primeiros organismos capazes de implementar fotossíntese apareceu na terra, mas a presença de formações estriados em algumas rochas, devido à presença de óxido de sugere que os ciclos sazonais de oxigénio na atmosfera, um sintoma de fotossíntese , eles apareceram cerca de três mil e quinhentos milhões de anos atrás em Archeano.

Reação química da fotossíntese

Durante a fotossíntese, com a mediação da clorofila, a radiação solar converterá seis moléculas de CO2 e seis moléculas de H2O em uma molécula de glicose (C6H12O6), um açúcar fundamental para a vida da planta. Como subproduto da reação, seis moléculas de oxigênio são produzidas, que a planta libera na atmosfera através dos estômatos encontrados na folha.

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

A fotossíntese da clorofila é o principal processo de produção de compostos orgânicos de substâncias inorgânicas claramente dominantes na Terra. Além disso, a fotossíntese é o único processo biologicamente importante capaz de coletar energia solar, da qual depende basicamente a vida na Terra.

Fases da fotossíntese

A fotossíntese da clorofila, também chamada de fotossíntese de oxigênio devido à produção de oxigênio na forma molecular, é realizada em etapas em duas fases:

  • A fase dependente da luz (ou fase de luz), dependente da luz;
  • A fase de fixação de carbono da qual o ciclo de Calvin é parte.

A segunda fase da fotossíntese também é chamada de fase no escuro; O termo, no entanto, pode ser enganador, uma vez que não se refere à ausência de luz, uma vez que algumas enzimas envolvidas nessa fase são ativadas diretamente pela própria luz, de modo que a fase da luz é carregada. fora simultaneamente e não à noite. De fato, na ausência de luz, há uma falta de ATP e NADPH, que são formados durante o período de luz e os estômatos estão fechados, de modo que não há acesso ao CO2; Até mesmo a inatividade de certas enzimas que dependem da luz também é produzida (Rubisco, 3-PGA desidrogenase, fosfatase e quinase quinase 1,5 fosfato).

O processo fotossintético ocorre dentro dos cloroplastos. Dentro destes há um sistema de membranas que formam pilhas de sacos achatados (tilacóides), o dito grão (do latim, o singular 'granum') e os grãos das ripas de conexão (intergraniche lamellae). Dentro dessas membranas, encontramos moléculas de clorofila, adicionadas para formar os chamados fotossistemas. O fotossistema I e o fotossistema II podem ser distinguidos. Os fotossistemas são um conjunto de moléculas de pigmento dispostas para envolver uma molécula especial de "armadilha" de clorofila. A energia do fóton passa de molécula para molécula até que a clorofila especial seja alcançada. No fotossistema I, a molécula da armadilha é excitada por um comprimento de onda de 700 nm, no fotossistema II de 680 nm.

Fotossistema I é formado por um LHC (complexo que capta luz) que é composto por cerca de 70 moléculas de clorofila a e b, e 13 tipos diferentes de cadeias de polipéptidos, e um centro de reacção que inclui cerca de 130 moléculas de clorofila para o referido P 700, um tipo particular de clorofila que tem máxima absorção de luz a 700 nm.

O fotossistema II também é composto de um LHC, consistindo de aproximadamente 200 moléculas de clorofila em e b, bem como diferentes cadeias polipeptídicas, e um centro de reação que é formado a partir de aproximadamente 50 moléculas de clorofila no referido P 680, que tem a máxima absorção de luz solar a 680 nm.

Todas essas moléculas são capazes de captar a energia da radiação solar, mas somente aquelas da clorofila são capazes de se mover para um estado excitado que ativa a reação fotossintética. Moléculas que só têm a função de absorção são chamadas moléculas de antena; aqueles que ativam o processo fotossintético são chamados de centros de reação. A "fase de luz" é dominada pela clorofila a, cujas moléculas absorvem seletivamente a luz nas partes vermelha e azul-violeta do espectro visível, através de uma série de outros pigmentos adjuvantes. A energia captada pelas moléculas de clorofila permite a promoção de elétrons de orbitais atômicos de menor energia para orbitais de maior energia. Estes são imediatamente substituídos pela clivagem das moléculas de água (que, pela H2O, é dividida em dois prótons, dois elétrons e um oxigênio graças à fotólise, operada pela fotossíntese fotossintética da OEC associada ao fotossistema II).

Electrões libertados a partir de fotossíntese de clorofila II são alimentados para uma corrente transportadora que consiste em b6f citocromo, durante o qual perdem energia e passar para um nível de energia mais baixo. A energia perdida é usada para bombear prótons do estroma para o espaço tilacoide, criando um gradiente de prótons. Finalmente, os elétrons atingem o fotossistema I, que, por sua vez, devido à luz, perdeu outros elétrons. Os elétrons perdidos pelo fotossistema I são transferidos para a ferredoxina, o que reduz o NADP + para NADPH. Através da proteína da membrana ATP-sintase localizado na membrana de tilacoide (camadas de membrana interior dos cloroplastos ou, no caso de bactérias autotróficas, distribuído no citoplasma), os iões de H + libertado pela passagem de água a partir de hidrólise o espaço para o estroma tilacóide, isto é, gradiente, sintetiza ATP a partir de grupos livres de fosfato e ADP. Uma molécula de ATP pode ser formada a cada dois elétrons perdidos pelos fotossistemas.

Diversos estudos mostraram que a planta cresce mais com a radiação solar difusa do que com a luz direta, com a mesma potência de entrada de luz. Um estudo enfatiza, no entanto, a relevância de outras condições que modificam o crescimento de plantas que variam com a luz, como umidade e temperatura; a luz direta, na verdade, leva a um aumento na temperatura que faz com que mais água evapore na planta.

A fixação do carbono ou de fase do ciclo de Calvin (também chamada fase na fase de luz negra ou separado) envolve organication de CO2, ou seja a incorporação de compostos orgânicos e reduzindo o composto obtido através do "ATP derivado da fase de luz.

Neste ciclo há um composto orgânico fixo, ribulose-bisfosfato, ou RuBP, que é transformado durante a reação até retornar ao seu estado inicial. As 12 moléculas de bifosfato de ribulose presentes no ciclo de Calvin reagem com água e dióxido de carbono para sofrer uma série de transformações pela enzima carboxilase ribulose-bisfosfato, ou rubisco. Ao final do processo, além do recém-sintetizado 12 RuBP, surgem 2 moléculas de gliceraldeído 3-fosfato, que são expelidas do ciclo como produto da fixação líquida.

Para ser activado, o ciclo de Calvin requer energia química e suporte por meio da hidrólise de ATP enADP 18 e 12 de NADPH a oxidação de NADP + e iões de hidrogénio livres (H + que são protões). ATP e NADPH consumido durante o ciclo de Calvin são retirados os produzidos durante a fase de luz e uma vez oxidar, tornar-se parte do grupo está disponível para a redução. Em geral, no ciclo de Calvin que são consumidos 6 moléculas de CO2, 6 de água, 18 de ATP e NADPH 12 para formar duas gliceraldeído 3-fosfato (abreviado como G3P), 18 grupos fosfato livres, 18 de ADP, 12 protões, 12 NADP +.

As duas moléculas de gliceraldeído 3-fosfato formado durante o ciclo de Calvin são utilizados para sintetizar glicose, num processo de glicólise perfeitamente reversa ou para a formação de lípidos tais como ácidos gordos ou aminoácidos (adição de um grupo amino na estrutura). Os produtos finais da fotossíntese, portanto, desempenhar um papel fundamental nos processos de organismos anabolismo autotróficas.

Além de um ciclo sintético fotossintética (apenas durante o dia e durante a estação de crescimento) e de glicose derivada polissacidos, as plantas também um ciclo oposto oxidativo (respiração celular) (dia e noite durante todo o ano) produtos fotossintéticos usado precisamente quanto alimento das próprias plantas.

O equilíbrio geral dos fluxos de oxigênio e CO 2, no entanto, de e para o ambiente externo é favorável à fotossíntese ou a planta se comporta como uma 'acumulação de carbono' (absorvente) e não como uma 'fonte' ( emissor) para o ambiente externo e vice-versa, uma "fonte" de carbono de oxigênio em vez de um "poço" de oxigênio. Isso porque parte do carbono absorvido e não utilizado pelo ciclo oxidativo da planta permanece fixado na forma de celulose e lignina nas paredes celulares das células "mortas" que compõem a madeira interna da planta. A fase de oxidação das plantas é o que faz da planta um ser vivo como os outros. O mesmo ciclo oxidativo faz com que a temperatura interna da planta, por sua vez termorregulada por processos fisiológicos, seja geralmente diferente da do ambiente externo.

valoración: 3 - votos 1

Última revisão: 24 de agosto de 2018

Voltar