Biobaterias são dispositivos com grande potencial de armazenamento de energia em pequena escala, graças ao uso de matéria orgânica para fazê-las funcionar, seja de origem vegetal ou animal. Cientistas da Binghamton University, nos Estados Unidos, desenvolveram um dispositivo alimentado por bactérias, do tamanho de uma moeda de 10 centavos, para a geração de energia portátil e armazenável. Os cálculos indicam que ele tem capacidade de funcionar por mais de 100 anos.
Inspirado em um estudo anterior do Laboratório de Bioeletrônica e Microssistemas, em que desenvolveram uma biobateria ingerível ativada pelo Ph do intestino humano, os pesquisadores decidiram desenvolver um dispositivo para o uso fora do corpo. A equipe conseguiu alcançar o potencial de gerar energia e prolongar a vida útil da biobateria pelo processo de aceleração de reações químicas de endósporos — mecanismos de defesa das bactérias —, associado à liofilização, método de desidratação que permite a conservação de produtos.
A célula de combustível microbiana (CCM) criada utiliza a capacidade dos endósporos de oferecer resistência a condições nocivas ou extremas, como calor e produtos químicos, que são processos necessários para ativar essas estruturas na biobateria. "Os esporos podem persistir por longos períodos de tempo nesse estado fortalecido e dormente. Essa capacidade torna a bateria capaz de armazenar energia por 100 anos", explica Seokheun Choi, responsável por liderar o estudo.
Recarga
A CCM foi selada com um pedaço de fita Kapton, um material que pode suportar temperaturas de 200°C a 300°C. A remoção da fita permite a germinação da bactéria com produtos químicos para encorajar os micróbios a produzirem esporos, ativando o dispositivo. "A umidade absorvida move os germinantes para os esporos e desencadeia a sua germinação. Isso ativa instantaneamente a biobateria e maximiza seu desempenho de energia em 20 minutos", detalha o também professor do Departamento de Elétrica e Engenharia da Computação no Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science.
A ativação por calor dos esporos bacterianos reduziu o tempo de potência total de 1 hora para 20 minutos, e o aumento da umidade levou a uma maior produção elétrica. Após uma semana de armazenamento em temperatura ambiente, houve queda de apenas 2% na geração de energia. Os resultados, apresentados na revista Small, demonstram que a energia gerada na biobateria é suficiente para alimentar uma pequena lâmpada de LED, um termômetro digital ou um pequeno relógio.
Os criadores planejam, agora, criar embalagens mais compactas para evitar a invasão de umidade e outros gases no dispositivo, além de proporcionar condições de armazenamento mais otimizadas para o aumento de sua vida útil. "Embora tenhamos melhorado o desempenho da biobateria, a geração instantânea de energia continua sendo um desafio", afirma Choi.