Na casa certa, bactérias convertem 10 vezes mais luz solar em eletricidade

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/03/2022

Aumentando a área iluminada da "casa" fez as bactérias superarem até os biocombustíveis.
[Imagem: Gabriella Bocchetti]

Bioeletricidade

Já foram feitas várias demonstrações de biocélulas solares, que tipicamente capturam os elétrons produzidos por bactérias fotossintéticas.

Funciona, mas a eletricidade gerada fica muito aquém dos painéis fotovoltaicos tradicionais, feitos com células solares semicondutoras.

Mas esse quadro pode mudar caso você consiga multiplicar por 10 a eletricidade gerada pelas células solares bacterianas.

Foi justamente isso o que conseguiram Xiaolong Chen e seus colegas a Universidade de Cambridge, no Reino Unido.

E a solução foi mais simples do que se poderia esperar: Em vez de apostar na complexa manipulação genética, tudo o que Chen fez foi construir uma "casa" mais adequada para as bactérias, onde elas se sentiram mais à vontade para se reproduzir e fazer o que sempre fizeram, a fotossíntese.

Casa iluminada para bactérias

Chen usou a impressão 3D para criar grades de nano-abrigos, verdadeiros arranha-céus para as cianobactérias, onde os microrganismos que gostam da luz solar puderam crescer muito rapidamente.

Os pesquisadores conseguiram então extrair os elétrons residuais da bactéria, que sobraram da fotossíntese, em uma taxa suficiente para alimentar pequenos aparelhos eletrônicos.

A abordagem, que aumentou a extração de eletricidade por mais de uma ordem de grandeza, é competitiva em relação aos métodos tradicionais de geração de bioenergia renovável, alcançando eficiências de conversão solar que podem superar muitos métodos atuais de geração de biocombustíveis.

"Tem havido um gargalo em termos de quanta energia você pode realmente extrair dos sistemas fotossintéticos, mas ninguém entendeu onde estava o gargalo," disse a professora Jenny Zhang. "A maioria dos cientistas assumiu que o gargalo estava no lado biológico, nas bactérias, mas descobrimos que um gargalo substancial está realmente no lado material."

A própria estrutura da casa serve como eletrodo para extrair os elétrons das bactérias fotossintéticas.
[Imagem: Gabriella Bocchetti]

Melhor que folhas artificiais

Para crescer, as cianobactérias precisam de muita luz solar - como a superfície de um lago no verão. E, para que consigamos extrair a energia que elas produzem por meio da fotossíntese, as bactérias precisam estar em contato com eletrodos.

A equipe imprimiu eletrodos em 3D a partir de nanopartículas de óxido metálico. Os eletrodos foram impressos como estruturas de pilares altamente ramificadas e densamente compactadas, como uma pequena cidade.

"Os eletrodos têm excelentes propriedades de interação com a luz, como um apartamento alto com muitas janelas," comparou Zhang. "As cianobactérias precisam de algo a que possam se conectar e formar uma comunidade com suas vizinhas. Nossos eletrodos permitem um equilíbrio entre muita área de superfície e muita luz - como um arranha-céu de vidro."

Uma vez que as cianobactérias ocuparam sua nova casa, a colônia se mostrou mais eficiente do que outras tecnologias de bioenergia, incluindo os biocombustíveis - a técnica aumentou a quantidade de energia extraída em mais de uma ordem de magnitude em relação a outros métodos para produzir bioenergia a partir da fotossíntese, como as folhas artificiais.

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