Eles o encontraram nas margens lamacentas do rio Potomac, há mais de três décadas: um estranho 'organismo sedimentar' que podia fazer coisas que ninguém esperava das bactérias.
Este micróbio incomum, pertencente ao gênero Geobacter, era conhecido por sua capacidade de produzir magnetita na ausência de oxigênio, mas com o tempo, os cientistas descobriram que ele poderia criar outras coisas, como nanofios bacterianos que conduzem eletricidade.
Durante anos, os pesquisadores vêm tentando encontrar maneiras de fazer bom uso desse dom natural, e este ano eles revelaram um dispositivo que chamam de Air-gen. De acordo com a equipe, seu dispositivo pode gerar eletricidade a partir de … bem, quase nada.
“Literalmente, fazemos eletricidade do ar”, disse o engenheiro elétrico Jun Yao, da Universidade de Massachusetts Amherst, em fevereiro. Air-gen gera energia limpa 24 horas por dia.
A afirmação pode soar como um exagero, mas um estudo recente de Yao e sua equipe descreve como um gerador movido a ar só pode realmente gerar eletricidade quando há ar ao seu redor. Tudo isso graças aos nanofios de proteína eletricamente condutores produzidos pela Geobacter (neste caso, G. serreducens).
O Air-gen consiste em uma fina película de nanofios de proteína, com apenas 7 micrômetros de espessura, imprensada entre dois eletrodos.
O filme de nanofio é capaz de adsorver o vapor de água existente na atmosfera, permitindo ao dispositivo gerar uma corrente elétrica contínua conduzida entre dois eletrodos.
Os cientistas dizem que a carga é criada por um gradiente de umidade que difunde prótons no material nanofio.
“Espera-se que essa difusão de carga cause um campo elétrico de equilíbrio ou potencial semelhante ao potencial de membrana em repouso em sistemas biológicos”, explicam os autores em seu estudo.
“Um gradiente de umidade sustentado, que é fundamentalmente diferente de tudo o que foi visto em sistemas anteriores, explica a tensão de saída contínua de nosso dispositivo de nanofios.”
A descoberta foi feita quase por acidente quando Yao percebeu que os dispositivos que ele estava experimentando pareciam conduzir eletricidade por conta própria.
“Eu vi que quando os nanofios estavam em contato com os eletrodos de uma certa forma, eles geravam uma corrente”, disse Yao.
“Eu descobri que a exposição à umidade atmosférica é importante e que os nanofios de proteína absorvem água, criando um gradiente de estresse.”
Estudos anteriores mostraram que a geração de energia hidrelétrica é produzida usando outros tipos de nanomateriais, como o grafeno, mas essas tentativas produziram principalmente pulsos curtos de eletricidade com duração de apenas alguns segundos.
Em contraste, o Air-gen gera uma tensão constante de cerca de 0,5 V com uma corrente de cerca de 17 microamperes por centímetro quadrado.
Não é muita energia, mas a equipe disse que conectar vários dispositivos poderia gerar energia suficiente para carregar pequenos dispositivos como smartphones e outros eletrônicos pessoais – tudo sem desperdiçar e usando nada além da umidade ambiente (mesmo em ambientes tão secos regiões como o Deserto do Saara).
“O objetivo final é construir sistemas em grande escala”, disse Yao, explicando que, em caso de extrema necessidade, essa tecnologia poderia ser usada para alimentar casas com nanofios embutidos na pintura da parede.
“Assim que passarmos para a produção de arame em escala industrial, espero que seremos capazes de construir grandes sistemas que façam uma contribuição significativa para a produção de energia sustentável.”
Um estudo relacionado pelo microbiologista Derek Lowley, que primeiro identificou os micróbios Geobacter na década de 1980, poderia ajudar com isso: engenharia genética de outros micróbios, como E. coli, para realizar o mesmo truque em grande escala.
“Transformamos a E. coli em uma fábrica de nanofios de proteína”, disse Lovley.
Os resultados são relatados na Nature.
Fontes: Foto: (UMass Amherst / Yao and Lovley labs / Ella Maru Studio)
