Inovação: nova película microbiana produz eletricidade constante a partir do suor

Para quê trazer consigo dispositivos de armazenamento de energia se o próprio ser humano pode gerar eletricidade constante que serve para carregar os aparelhos? Sim, isto ainda está no limbo da imaginação e de um futuro incrível. Contudo, hoje já se consegue extrair eletricidade a partir do suor. Há uma nova biopelícula que consegue extrair do suor energia limpa.

Quando estas inovações passarem do papel, do laboratório, para o dia a dia, cada pessoa será a sua própria fonte de eletricidade. Incrível, verdade?

Suor e eletricidade: O ser humano é um powerbank

A utilização de materiais renováveis no fabrico de dispositivos de recolha de energia limpa pode melhorar ainda mais a sustentabilidade. Os microrganismos podem ser produzidos em massa a partir de matérias-primas renováveis.

Os investigadores da Universidade de Massachusetts Amherst demonstraram que um biofilme microbiano é um material coeso e flexível que recolhe energia da evaporação e a converte em eletricidade. Esta película biológica tem o potencial de revolucionar o mundo da eletrónica dos dispositivos "vestíveis", conseguindo alimentar esses gadgets. Falamos em equipamentos, desde sensores médicos pessoais até à eletrónica usual do nosso dia a dia.

O biofilme é uma folha fina de células bacterianas da espessura de uma folha de papel. É produzido naturalmente por uma versão modificada da bactéria Geobacter sulfurreducens. Este micróbio é conhecido por produzir eletricidade e já foi anteriormente utilizado em "baterias microbianas" para alimentar dispositivos elétricos. Mas estas baterias exigem que os G. sulfurreducens sejam devidamente cuidados e alimentados com uma dieta estável.

Em contraste, o novo biofilme, que pode fornecer tanta energia como uma bateria de tamanho idêntico, funciona continuamente porque está morto. E por estar morto, não precisa de ser alimentado.

É muito mais eficiente. Simplificámos o processo de produção de eletricidade, reduzindo radicalmente o número de processos necessários. Cultivamos de forma sustentável as células num biofilme e depois utilizamos essa aglomeração de células. Isto reduz as entradas de energia, simplifica tudo e alarga as potenciais aplicações.

Explicou Derek Lovley, UMass Amherst professor de microbiologia.

Imagem do biofilme à esquerda e à direita, o micróbio individual que se liga aos seus vizinhos através de uma série do que a equipa de investigação chama "nanofios naturais"

Como funciona este sistema com a película microbiana?

A bactéria Geobacter sulfurreducens cresce em colónias que se parecem com tapetes finos, e cada micróbio individual liga-se aos seus vizinhos através de uma série do que a equipa de investigação chama "nanofios naturais". São estes tapetes que a equipa recolhe e grava minúsculos circuitos com um laser.

Em seguida, prensa-os entre os elétrodos e finalmente sela-os num polímero macio, pegajoso e respirável que pode ser aplicado diretamente sobre a pele.

Como a superfície da nossa pele está constantemente húmida devido ao suor, o biofilme pode "ligar-se" e converter a energia bloqueada na evaporação em energia suficiente para alimentar pequenos dispositivos.

Os investigadores dizem que o fator limitador da eletrónica utilizável tem sido sempre o fornecimento de energia. As baterias ficam sem energia e precisam de ser substituídas ou carregadas. São também dispositivos volumosos, pesados e incómodos.

No entanto, um biofilme pequeno, fino, flexível e transparente que produz um fornecimento contínuo e constante de eletricidade e pode ser usado, como um penso aplicado diretamente sobre a pele, resolve todos estes problemas.

O corpo humano produz eletricidade constante

Durante as experiências, o penso do biofilme aplicado à pele suada produziu energia comparável à produzida com salina e manteve o seu desempenho após 18 horas. Mesmo a pele não suada gerou uma produção elétrica considerável, demonstrando que uma secreção contínua de baixo nível de humidade da pele é suficiente para impulsionar esta produção hidroelétrica.

Em testes de laboratório, o dispositivo manteve uma saída de corrente constante durante mais de 30 dias. Pode ser um candidato promissor para a alimentação contínua de dispositivos eletrónicos portáteis.

O nosso próximo passo é aumentar o tamanho dos nossos filmes para alimentar dispositivos eletrónicos mais sofisticados que possam ser usados na pele. Um dos objetivos é alimentar sistemas eletrónicos inteiros em vez de dispositivos individuais.

Referiu Jun Yao, professor de engenharia elétrica e informática na UMass.

Esta investigação foi desenvolvida pelo Institute for Applied Life Sciences (IALS) da UMass Amherst, que combina conhecimentos profundos e interdisciplinares de 29 departamentos para traduzir investigações fundamentais em inovações que beneficiam a saúde e o bem-estar humanos.

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