Pesquisadores anunciaram recentemente que descobriram como projetar um biofilme que colhe a energia na evaporação e a converte em eletricidade. Este biofilme tem o potencial de revolucionar o mundo da eletrônica vestível, alimentando tudo, desde sensores médicos pessoais até eletrônicos pessoais.
Por Universidade de Massachusetts Amherst com informações de Science Daily.
“Esta é uma tecnologia muito empolgante”, diz Xiaomeng Liu, estudante de pós-graduação em engenharia elétrica e de computação na Faculdade de Engenharia da UMass Amherst e principal autor do artigo. “É uma verdadeira energia verde e, ao contrário de outras fontes ditas ‘energia verde’, sua produção é totalmente verde.”
Isso porque esse biofilme – uma fina folha de células bacterianas com a espessura de uma folha de papel – é produzido naturalmente por uma versão modificada da bactéria Geobacter sulfurreducens. G. sulfurreducens é conhecida por produzir eletricidade e foi usada anteriormente em “baterias microbianas” para alimentar dispositivos elétricos. Mas essas baterias exigem que G. sulfurreducens seja devidamente cuidada e alimentada com uma dieta constante. Por outro lado, esse novo biofilme, que pode fornecer tanta, se não mais, energia do que uma bateria de tamanho comparável, funciona continuamente, porque está morto. E porque está morto, não precisa ser alimentado.
“É muito mais eficiente”, diz Derek Lovley, Distinguished Professor of Microbiology da UMass Amherst e um dos principais autores do artigo. “Simplificamos o processo de geração de eletricidade reduzindo radicalmente a quantidade de processamento necessária. Cultivamos as células de forma sustentável em um biofilme e, em seguida, usamos essa aglomeração de células. Isso reduz os insumos de energia, simplifica tudo e amplia as aplicações potenciais.”
O segredo por trás deste novo biofilme é que ele produz energia a partir da umidade da pele. Embora leiamos diariamente histórias sobre energia solar, pelo menos 50% da energia solar que chega à Terra vai para a evaporação da água. “Esta é uma enorme e inexplorada fonte de energia”, diz Jun Yao, professor de engenharia elétrica e de computação da UMass, e outro autor sênior do artigo. Como a superfície da nossa pele está constantemente úmida de suor, o biofilme pode se “plugar” e converter a energia bloqueada na evaporação em energia suficiente para alimentar pequenos dispositivos.
“O fator limitante dos eletrônicos vestíveis”, diz Yao, “sempre foi a fonte de alimentação. As baterias se esgotam e precisam ser trocadas ou carregadas. Elas também são volumosas, pesadas e desconfortáveis”. Mas um biofilme transparente, pequeno e fino, flexível, que produz um fornecimento contínuo e estável de eletricidade e que pode ser usado, como um band-aid, como um adesivo aplicado diretamente na pele, resolve todos esses problemas.
O que faz tudo isso funcionar é que G. sulfurreducens cresce em colônias que parecem esteiras finas, e cada um dos micróbios individuais se conecta a seus vizinhos por meio de uma série de nanofios naturais. A equipe então colhe esses tapetes e usa um laser para gravar pequenos circuitos nos filmes. Depois que os filmes são gravados, eles são colocados entre os eletrodos e finalmente selados em um polímero macio, pegajoso e respirável que você pode aplicar diretamente na pele. Uma vez que esta pequena bateria é “conectada” aplicando-a ao seu corpo, ela pode alimentar pequenos dispositivos.
“Nosso próximo passo é aumentar o tamanho de nossos filmes para alimentar eletrônicos mais sofisticados para uso na pele”, diz Yao, e Liu ressalta que um dos objetivos é alimentar sistemas eletrônicos inteiros, em vez de dispositivos únicos.
Esta pesquisa foi nutrida pelo Institute for Applied Life Sciences (IALS) da UMass Amherst, que combina conhecimentos profundos e interdisciplinares de 29 departamentos para traduzir pesquisas fundamentais em inovações que beneficiam a saúde e o bem-estar humano.
Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Universidade de Massachusetts Amherst.
Referência do jornal :
Xiaomeng Liu, Toshiyuki Ueki, Hongyan Gao, Trevor L. Woodard, Kelly P. Nevin, Tianda Fu, Shuai Fu, Lu Sun, Derek R. Lovley, Jun Yao. Microbial biofilms for electricity generation from water evaporation and power to wearables. Nature Communications, 2022; 13 (1) DOI: 10.1038/s41467-022-32105-6
