Nova célula de combustível usa bactérias para produzir energia

Nova tecnologia coleta energia de micróbios no solo para alimentar sensores e comunicações.

Cientistas da Universidade Northwestern, nos EUA, liderados por Bill Yen, revelaram um novo passo na busca por fontes de energia mais sustentáveis no país.

Os pesquisadores apresentaram ao mercado uma nova Célula de Combustível Microbiana, capaz de gerar eletricidade de forma contínua através do metabolismo de bactérias presentes no solo.

Eles desenvolveram uma Célula de Combustível Microbiana, que gera energia de forma contínua através do metabolismo de bactérias presentes no solo.

Com dimensões semelhantes a um livro de bolso, esse método oferece uma alternativa sustentável às baterias normais. A tecnologia destacada pelos cientistas promete ser uma fonte de energia renovável e sustentável, com potencial para alimentar diversos dispositivos, utilizando desde sensores subterrâneos até aplicações agrícolas e de infraestrutura verde.

Após nove meses de testes, a célula superou tecnologias similares em 120% e está se destacando por sua durabilidade e eficiência em condições diversas de solo.

Célula de Combustível Microbiana

A célula de combustível microbiana que funciona utilizando bactérias encontradas no solo para produzir eletricidade, promete alimentar sensores em ambientes subterrâneos, eliminando a necessidade de baterias convencionais que muitas vezes contêm produtos químicos tóxicos prejudiciais ao meio ambiente.

A equipe de cientistas dedicou nove meses a testes e refinamentos do protótipo da célula de combustível. O design único, com ânodo e cátodo colocados perpendicularmente, foi essencial para contornar os desafios associados às células de combustível a partir de bactérias, especialmente em condições secas e úmidas.

Além disso, a utilização de feltro de carbono como ânodo e um metal inerte como cátodo garantiu mais eficiência na geração de energia renovável. Conforme os cientistas, o design da célula também permite que o cátodo permaneça hidratado, mesmo em condições superficiais de solo seco.

Dessa forma, a célula microbiana não apenas superou tecnologias semelhantes em 120%, gerando uma média de 68 vezes mais energia do que a necessária para operar os sensores do teste, mas também mostrou resistência a variações na umidade do solo.

Bill Yen, líder da equipe, ressaltou a importância dessa descoberta para um futuro com um crescente número de dispositivos na Internet das Coisas (IoT).

Segundo ele, as células de combustível que geram energia renovável a partir de bactérias podem fornecer pequenas quantidades de energia para alimentar uma rede descentralizada de dispositivos sem depender de materiais perigosos.

A célula de combustível não apenas funcionou tanto em condições úmidas quanto secas, mas sua potência também superou tecnologias semelhantes em 120%.

Pesquisa publicada

A pesquisa foi publicada em 12 de janeiro no Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies. Os autores do estudo também estão divulgando todos os projetos, tutoriais e ferramentas de simulação ao público, para que outros possam usar e desenvolver a pesquisa.

“O número de dispositivos na Internet das Coisas (IoT) está em constante crescimento”, disse Bill Yen , ex-aluno da Northwestern , que liderou o trabalho. “Se imaginarmos um futuro com triliões destes dispositivos, não podemos construir todos eles a partir de lítio, metais pesados ​​e toxinas que são perigosas para o ambiente. Precisamos encontrar alternativas que possam fornecer baixas quantidades de energia para alimentar uma rede descentralizada de dispositivos. Na busca por soluções, procuramos células de combustível microbianas do solo, que usam micróbios especiais para decompor o solo e usam essa baixa quantidade de energia para alimentar sensores. Enquanto houver carbono orgânico no solo para os micróbios decomporem, a célula de combustível pode durar potencialmente para sempre”.

“Esses micróbios são onipresentes; eles já vivem no solo em todos os lugares”, disse George Wells, da Northwestern, autor sênior do estudo. “Podemos usar sistemas de engenharia muito simples para capturar sua eletricidade. Não vamos abastecer cidades inteiras com esta energia. Mas podemos capturar quantidades mínimas de energia para abastecer aplicações práticas e de baixo consumo”.

George Wells é professor associado de engenharia civil e ambiental na McCormick School of Engineering da Northwestern. Agora um Ph.D., estudante da Universidade de Stanford, Yen iniciou este projeto quando era pesquisador de graduação no laboratório de Wells.