Método para extrair energia do processo de fotossíntese
Pesquisadores canadenses inventam um novo método para extrair energia do processo de fotossíntese de algas e alimentar dispositivos da Internet das Coisas
A necessidade de abandonar os combustíveis fósseis em direção a uma produção de energia mais sustentável é crítica. É por isso que uma equipa de investigadores da Concordia está a explorar uma fonte de energia potencial que não só não produz emissões de carbono, mas também remove carbono enquanto funciona: as algas.
Pesquisa inovadora no Laboratório de Microbiossistemas Óptico-Biológicos
Pesquisadores do Laboratório de Microbiossistemas Óptico-Biológicos publicaram recentemente um novo artigo sobre este tema na revista Energies . Nele, eles descrevem seu método de extração de energia do processo de fotossíntese de algas suspensas em solução especializada e alojadas em pequenas células energéticas. Devidamente configuradas, essas células podem gerar energia suficiente para alimentar dispositivos de baixo e ultrabaixo consumo de energia, como sensores de Internet das Coisas (IoT).
Extração de elétrons através da fotossíntese
A ideia da célula de energia microfotossintética é extrair elétrons produzidos através do processo de fotossíntese.
A fotossíntese produz oxigênio e elétrons. Nosso modelo captura elétrons, permitindo-nos gerar eletricidade. Portanto, em vez de ser uma tecnologia com emissões zero, é uma tecnologia com emissões negativas de carbono: absorve dióxido de carbono da atmosfera e fornece-lhe uma corrente. Seu único subproduto é a água.
Kirankumar Kuruvinashetti, PhD 20, agora associado de pós-doutorado Mitacs na Universidade de Calgary.
Geração de energia diurna e noturna
A célula de energia microfotossintética consiste em uma câmara anódica e uma câmara catódica separadas por uma membrana de troca de prótons em forma de favo de mel. Os pesquisadores fabricaram microeletrodos em ambos os lados da membrana para coletar as cargas liberadas pelas algas durante a fotossíntese. Cada câmara mede apenas dois centímetros por dois centímetros por quatro milímetros.
As algas são suspensas em uma solução de dois mililitros na câmara anódica, enquanto o cátodo é preenchido com ferricianeto de potássio, um tipo de aceptor de elétrons. Assim que as algas fotossintetizam e começam a liberar elétrons, os elétrons serão coletados através dos eletrodos da membrana e conduzidos, criando uma corrente.
Enquanto isso, os prótons passarão através da membrana até o cátodo e causarão oxidação, resultando na redução do ferrocianeto de potássio.
O processo também funciona sem luz solar direta, embora com menor intensidade, explica o doutorando e coautor do artigo Dhilippan Panneerselvam.
Tal como os humanos, as algas respiram constantemente, mas absorvem dióxido de carbono e libertam oxigénio. Devido à sua maquinaria fotossintética, eles também liberam elétrons durante a respiração. A geração de eletricidade não para. Os elétrons são coletados continuamente.
Dhilippan Panneerselvam
Vantagens e desafios do sistema
Muthukumaran Packirisamy, professor do Departamento de Engenharia Mecânica, Industrial e Aeroespacial e autor correspondente do artigo, admite que o sistema ainda não pode competir na geração de energia com outros como as células fotovoltaicas. A tensão terminal máxima possível de uma única célula de energia microfotossintética é de apenas 1,0V.
No entanto, ele acredita que com investigação e desenvolvimento suficientes, incluindo integração assistida por IA, esta tecnologia tem potencial para ser uma fonte de energia viável, acessível e limpa no futuro.
Também oferece vantagens significativas na fabricação em comparação com outros sistemas, diz ele.
Nosso sistema não utiliza nenhum dos gases perigosos ou microfibras necessários para a tecnologia de fabricação de silício na qual as células fotovoltaicas são baseadas. Além disso, descartar chips de computador de silício não é fácil. Utilizamos polímeros biocompatíveis, portanto todo o sistema é facilmente decomposto e muito barato de fabricar.
Muthukumaran Packirisamy
Através do site www.concordia.ca