Micróbios podem produzir eletricidade do nada. Cientistas finalmente descobriram como extraí-la

Um organismo microbiano extrai eletricidade da água no ar.

A louca corrida para descobrir formas limpas e renováveis ​​de energia antes que seja tarde demais. Acontece que os pesquisadores podem, sem saber, tê-lo em mãos por décadas. É um organismo de sedimento encontrado pela primeira vez ao longo das margens lamacentas do rio Potomac e relatado em uma carta para a revista Nature em 1987. Acontece que o micróbio produz eletricidade do nada, um recurso que é improvável que se esgote. Cientistas da Universidade de Massachusetts Amherst acabam de revelar o desenvolvimento de um dispositivo para coletar essa eletricidade na natureza.

O Incrível micróbio

O micróbio em forma de bastão, Geobacter sulfurreducens é, como o próprio nome indica, um membro do gênero Geobacter , um grupo conhecido como “eletrigens” por sua conhecida capacidade de gerar uma carga elétrica. Foi o microbiologista da UMass Amherst, Derek Lovley , que descobriu e escreveu sobre o micróbio no final dos anos 80.

Foi também o laboratório de Lovlley que descobriu que o micróbio tem talento para produzir nanofios de proteínas eletricamente condutivas, e seu laboratório desenvolveu recentemente uma nova cepa de Geobacter que poderia produzi-los de forma mais rápida e barata. “Transformamos a E. coli em uma fábrica de nanofios de proteína”, diz Lovley . O que isso significa, diz ele, é que “com este novo processo escalável, o fornecimento de nanofios de proteína não será mais um gargalo para o desenvolvimento dessas aplicações”.

Entra o engenheiro elétrico Jun Yao, também da UMass Amherst. Sua especialidade era a engenharia de dispositivos eletrônicos usando nanofios de silício. Os dois decidiram trabalhar juntos para ver se poderiam transformar os nanofios de proteína da Geobacter em algo útil.

Gerador de ar

O fruto de sua colaboração é um dispositivo que eles chamam de “Air-gen”. Ele emprega um filme fino de nanofios Geobacter com menos de 10 mícrons de espessura apoiados em um eletrodo. Outro eletrodo menor fica em cima do filme. O filme coleta, ou adsorve, vapor de água, e sua química de superfície e condutividade produzem uma carga que passa entre os dois eletrodos através dos finos espaços entre os nanofios individuais.

A aluna de doutorado de Yao, Xiaomeng Liu, lembra: “Vi que quando os nanofios entravam em contato com os eletrodos de uma maneira específica, os dispositivos geravam uma corrente. Descobri que a exposição à umidade atmosférica era essencial e que os nanofios de proteína adsorviam água, produzindo um gradiente de voltagem no dispositivo.”

Diz Yao: “Estamos literalmente produzindo eletricidade do nada”. O Air-gen gera energia limpa 24 horas por dia, 7 dias por semana. “É a aplicação mais incrível e emocionante de nanofios de proteína até agora.” Os dois veem sua nova tecnologia como não poluente, renovável e de baixo custo – com vantagens distintas sobre outras fontes de energia em desenvolvimento, como solar e eólica, por pelo menos um grande motivo: “funciona até em ambientes fechados”, observa Lovley.

Algo no ar

Nesse ponto, o Air-gen gera “uma tensão sustentada de cerca de 0,5 volts em um filme de 7 micrômetros de espessura, com uma densidade de corrente de cerca de 17 microamperes por centímetro quadrado”, energia suficiente para operar pequenos eletrônicos. O encadeamento de várias unidades Air-gen produz ainda mais tensão. O dispositivo marca um avanço óbvio em relação a outros dispositivos existentes de coleta de energia à base de umidade que são capazes apenas de rajadas intermitentes de eletricidade que duram menos de 50 segundos.

Lovley e Yao planejam modificações no Air-gen que permitirão que o Air-gen substitua as baterias usadas em dispositivos vestíveis eletrônicos – relógios inteligentes e outros dispositivos de saúde e fitness – fornecendo energia auto-renovável. Eles também esperam que em breve ele forneça energia para telefones celulares que o usuário não precisará mais recarregar.

“O objetivo final”, diz Yao, “é fazer sistemas de grande escala. Por exemplo, a tecnologia pode ser incorporada à pintura de parede que pode ajudar a alimentar sua casa. Ou podemos desenvolver geradores autônomos movidos a ar que fornecem eletricidade fora da rede. Quando chegarmos a uma escala industrial para a produção de fios, espero que possamos fazer grandes sistemas que darão uma grande contribuição para a produção de energia sustentável.”

Claramente animado com o trabalho até agora, Yao diz: “Este é apenas o começo de uma nova era de dispositivos eletrônicos baseados em proteínas”.

Fonte: Big Think