segunda-feira, 13 de abril de 2020

Cientistas construíram um dispositivo que gera eletricidade a partir do ar

Há cerca de 30 anos, foi descoberto, enterrado nas margens lamacentas do rio Potomac, um estranho "organismo sedimentar" que podia fazer coisas nunca vistas antes em bactérias.
Esse invulgar micróbio, pertencente ao género Geobacter, foi caracterizado pela sua capacidade de produzir magnetita na ausência de oxigénio, mas com o tempo os cientistas descobriram que também poderia fazer outras coisas, como nano-fios bacterianos que conduzem eletricidade.


Nano-fios
Imagem//Yao e Lovley / Ella Maru Studio

Cientistas produzem combustível usando água e energia solar




Durante anos, os investigadores tentam descobrir maneiras úteis de explorar esse presente natural, e este ano eles podem ter atingido esse objetivo com um dispositivo que chamam de Air-gen. Segundo a equipe, o dispositivo pode gerar eletricidade a partir de, quase nada.
"Estamos literalmente produzindo eletricidade do nada", disse o engenheiro elétrico Jun Yao, da Universidade de Massachusetts Amherst, em fevereiro. "O Air-gen gera energia limpa 24/7."
Tudo isto pode parecer um exagero, mas um estudo recente de Yao e sua equipa descreve como o gerador a ar pode de fato criar eletricidade com nada além da presença de ar á sua volta. Tudo isso graças aos nano-fios de proteínas eletricamente condutivos produzidos pelo Geobacter  ( G. sulfurreducens ,).
O Air-gen consiste em um filme fino de nano-fios de proteínas medindo apenas 7 micrómetros de espessura, posicionado entre dois elétrodos, mas também exposto ao ar.

Devido a essa exposição, o filme de nano-fios é capaz de adsorver o vapor de água que existe na atmosfera, permitindo que o dispositivo gere uma corrente elétrica contínua conduzida entre os dois elétrodos.
A equipa disse que a carga é provavelmente criada por um gradiente de humidade que cria uma difusão de prótons no material de nano-fios.
"É esperado que essa difusão de carga induza um campo elétrico de contrapeso ou potencial análogo ao potencial de membrana em repouso em sistemas biológicos", explicaram os autores em seu estudo.
"Um gradiente de humidade mantido, que é fundamentalmente diferente de qualquer coisa vista em sistemas anteriores, explica a saída contínua de tensão do nosso dispositivo de nano-fios".
A descoberta foi feita quase por acidente, quando Yao notou que os dispositivos com os quais ele estava experimentando conduziam eletricidade sozinhos.

"Vi que quando os nano-fios estavam em contacto com os eletrodos de uma maneira específica, os dispositivos geravam corrente elétrica", disse Yao .
"Descobri que a exposição à humidade atmosférica era essencial e que os nano-fios de proteínas absorviam água, produzindo um gradiente de voltagem no dispositivo".
Pesquisas anteriores demonstraram a geração de energia hidro-voltaica usando outros tipos de nano-materiais, como o grafeno, mas essas tentativas produziram apenas eletricidade, durante alguns segundos.
Por outro lado, o Air-gen produz uma tensão sustentada de cerca de 0,5 volts, com uma densidade de corrente de cerca de 17 microamperes por centímetro quadrado.
Isso não é muita energia, mas a equipa disse que ligar vários dispositivos poderia gerar energia suficiente para carregar pequenos dispositivos como smartphones e outros electrónicos pessoais, todos sem desperdício e usando apenas a humidade do a, mesmo em regiões tão secas quanto o deserto do Saara .

"O objetivo final é criar sistemas em larga escala", disse Yao , explicando que futuros esforços poderiam usar a tecnologia para alimentar casas usando  nano-fios incorporados na pintura de parede.
"Quando chegarmos a uma escala industrial para a produção de fios, espero que possamos fazer grandes sistemas que darão uma grande contribuição à produção sustentável de energia".
Se houver um atraso para realizar esse potencial aparentemente incrível, deve-se á quantidade limitada de nano-fios de G. sulfurreducens produzidos.
Pesquisas relacionadas de uma equipe, o microbiologista Derek Lovley, que primeiro identificou os micróbios Geobacter na década de 1980, poderiam ter uma solução para isso, a engenharia genética de outros insetos, como a E. coli, para realizar o mesmo de maneira massiva.
"Transformamos a E. coli numa fábrica de nano-fios de proteínas", disse Lovley .
"Com esse novo processo escalável, o fornecimento de nano-fios de proteínas não será mais um entrave para o desenvolvimento dessas aplicações".



Cientistas encontram uma maneira de produzir hidrogénio 25 vezes mais eficiente



Referencia// Nature .




Sem comentários:

Publicar um comentário