Biocélula usa algas para alimentar computador da internet das coisas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/05/2022

Medindo 6 cm de altura, a biocélula alimenta um microprocessador continuamente usando apenas luz ambiente e água.
[Imagem: Paolo Bombelli]

Biocélula fotossintética

Pesquisadores usaram uma espécie comum de algas verde-azuladas para alimentar um microprocessador continuamente por um ano - e contando - usando nada além de luz ambiente e água.

De tamanho comparável a uma pilha AA, a fonte de energia contém um tipo de alga não tóxica chamada Synechocystis, que naturalmente coleta energia do Sol por meio da fotossíntese. A pequena corrente elétrica que isso gera é coletada por um eletrodo de alumínio e transferida para alimentar o microprocessador.

Os pesquisadores afirmam que esta é uma técnica útil em situações fora da rede, em locais remotos e para alimentar aparelhos da internet das coisas, situações onde pequenas quantidades de energia podem resolver o problema.

"A crescente internet das coisas precisa de uma quantidade cada vez maior de energia, e achamos que isso terá que vir de sistemas que possam gerar energia, em vez de simplesmente armazená-la como baterias," disse o professor Christopher Howe, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido. "Nosso dispositivo fotossintético não funciona como uma bateria porque está continuamente usando luz como fonte de energia."

Como o sistema é feito de materiais comuns, baratos e amplamente recicláveis, ele pode ser facilmente replicado conforme a necessidade, para alimentar um grande número de pequenos dispositivos ou aparelhos maiores.

Não é necessário fornecer um suprimento alimentar para as algas porque elas criam seu próprio alimento por meio da fotossíntese. E, apesar de a fotossíntese requerer luz, o dispositivo continua produzindo energia durante períodos escuros - os pesquisadores acreditam que isso ocorre porque as algas processam parte de seus alimentos quando não há luz, e isso continua gerando uma corrente elétrica.

Esquema da biocélula fotovoltaica, construída com materiais prontamente disponíveis.
[Imagem: P. Bombelli et al. - 10.1039/D2EE00233G]

Gerador para internet das coisas

Na demonstração, a biocélula fotossintética está sendo usada para alimentar um Arm Cortex M0+, que é um microprocessador amplamente utilizado na internet das coisas, para coletar e processar dados de sensores. Ele tem funcionado em ambiente doméstico e sobre a bancada do laboratório, de frente para uma janela, exposto à luz natural e sujeito às flutuações de temperatura.

A equipe apresentou os dados após seis meses de produção contínua de energia, mas afirma que o equipamento continua ligado e funcionando.

"Ficamos impressionados com a consistência com que o sistema funcionou por um longo período de tempo - pensamos que ele poderia parar depois de algumas semanas, mas continuou," disse o pesquisador Paolo Bombelli.

Os pesquisadores afirmam que alimentar trilhões de dispositivos da internet das coisas usando baterias de íons de lítio seria impraticável porque seria necessário três vezes mais lítio do que é produzido anualmente em todo o mundo, por isso sua biocélula fotossintética pode encontrar suas aplicações práticas.

A internet das coisas é uma vasta e crescente rede de pequenos aparelhos eletrônicos - cada um usando apenas uma pequena quantidade de energia - que coleta e compartilha dados em tempo real via internet. Usando chips de baixo custo e redes sem fio, essa rede será formada por bilhões de dispositivos, de relógios e eletrodomésticos a sensores de temperatura, vento e chuva.

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