Cientistas na Universidade de Massachussets, nos Estados Unidos (EUA), descobriram uma maneira de gerar eletricidade a partir da umidade do ar, uma tecnologia altamente promissora para o futuro das energias renováveis.
Tudo começou com um micróbio que foi encontrado às margens do rio Potomac, entre os Estados de Colúmbia e Virgínia nos EUA, há três décadas atrás por cientistas. Este estranho “organismo sedimentar” podia fazer coisas que ninguém jamais havia visto antes em bactérias.
Esse micróbio incomum, pertencente ao gênero Geobacter, possui a capacidade incomum de produzir magnetita na ausência de oxigênio. E, com o tempo, os cientistas descobriram que ele também poderia fazer outras coisas mais como nanofios bacterianos que conduzem eletricidade.
Por anos os pesquisadores tentaram descobrir maneiras úteis de explorar esse presente natural, e agora eles podem ter achado uma forma. A equipe criou um dispositivo chamado “Air-gen” que pode gerar eletricidade a partir de … bem, quase nada.
Estamos literalmente produzindo eletricidade do nada. O Air-gen gera energia limpa 24 horas por dia ininterruptamente”, diz o engenheiro elétrico Jun Yao, da Universidade de Massachusetts.
A alegação pode parecer um exagero, mas o novo estudo de Yao e sua equipe descreve como o gerador de eletricidade a partir da umidade do ar pode de fato criar eletricidade com nada além da presença de ar ao seu redor. Tudo isso graças aos nanofios de proteínas eletricamente condutivos produzidos pelo micro-organismo Geobacter sulfurreducens.
Eles têm capacidade de remover metais radioativos das águas subterrâneas e obter eletricidade da lama e de outros resíduos inorgânicos.
Foi o primeiro organismo encontrado que respira compostos orgânicos usando óxido de ferro como um aceitador de elétrons.
Em 2010 a Geobacter foi usada para restauração ambiental, ajudando na limpeza após o derramamento de óleo Deepwater Horizon no Golfo do México.
Fonte: Giant Microbes
O Air-gen consiste em um filme fino de nanofios de proteínas medindo apenas 7 micrômetros de espessura, posicionado entre dois eletrodos, mas também exposto ao ar. Devido a essa exposição, o filme de nanofios é capaz de adsorver o vapor de água que existe na atmosfera, permitindo que o dispositivo gere uma corrente elétrica contínua conduzida entre os dois eletrodos.
A equipe diz que a carga é provavelmente criada por um gradiente de umidade que cria uma difusão de prótons no material do nanofio.
Espera-se que essa difusão de carga induza um campo elétrico de contrapeso ou potencial análogo ao potencial da membrana em repouso em sistemas biológicos. Um gradiente de umidade mantido, que é fundamentalmente diferente de qualquer coisa vista em sistemas anteriores, explica a saída contínua de tensão do nosso dispositivo de nanofios”, explicam os autores em seu estudo.
A descoberta foi feita quase por acidente, quando Yao notou que os dispositivos com os quais ele estava experimentando estavam conduzindo eletricidade aparentemente sozinhos.
Vi que quando os nanofios eram contatados com eletrodos de uma maneira específica, os dispositivos geravam corrente. Descobri que a exposição à umidade atmosférica era essencial e que os nanofios de proteínas absorviam água, produzindo um gradiente de voltagem no dispositivo,” diz Yao.
Pesquisas anteriores demonstraram a geração de energia hidrovoltaica usando outros tipos de nanomateriais – como o grafeno – mas essas tentativas produziram apenas breves rajadas de eletricidade, durando talvez apenas alguns segundos.
Por outro lado, o Air-gen produz uma tensão sustentada de cerca de 0,5 volts, com uma densidade de corrente de cerca de 17 microamperes por centímetro quadrado. Isso não é muita energia, mas a equipe diz que conectar vários dispositivos pode gerar energia suficiente para carregar pequenos dispositivos como smartphones e outros eletrônicos pessoais – todos sem desperdício e usando apenas a umidade ambiente (mesmo em regiões tão secas quanto o deserto do Saara) .
O objetivo final é criar sistemas em larga escala”, diz Yao, explicando que futuros esforços poderiam usar a tecnologia para alimentar casas via nanofio incorporado na pintura de parede.
Quando chegarmos a uma escala industrial para a produção de fios, espero que possamos fazer grandes sistemas que darão uma grande contribuição à produção sustentável de energia”, conclui Yao.
O que pode atrasar esse potencial aparentemente incrível é a quantidade limitada de nanofios de G. sulfurreducens produzidos. Mas, pesquisas relacionadas a outra equipe, a do microbiologista Derek Lovley, que foi a primeira a identificar os micróbios Geobacter na década de 1980 – poderia ter uma solução para isso: a engenharia genética de outros insetos, como a E. coli (Escherichia coli, uma bactéria bacilar presente no trato gastrointestinal de organismos de sangue quente (endotérmicos)), para realizar o mesmo truque em suprimentos massivos.
Transformamos a E. coli em uma fábrica de nanofios de proteínas. Com esse novo processo escalável, o fornecimento de nanofios de proteínas não será mais um gargalo para o desenvolvimento dessas aplicações”, diz Lovley.
Os resultados da pesquisa foram publicados em um artigo na revista científica Nature, disponível neste link.
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