Energia

Conheça a promissora biocélula entrópico-bacteriana

Biocélula entrópico-bacteriana gera energia e limpa águas servidas
Esta é a célula microbiana com diálise reversa, que gera energia cumulativamente pelo consumo de matéria orgânica por bactérias e pela diferença de entropia entre água salgada e água doce.[Imagem: Bruce Logan/Penn State]

Bateria híbrida

Foi demonstrado recentemente que é possível transformar a entropia de um sistema em eletricidade, o que levou à criação de uma bateria entrópica.

Em outra linha, as células a combustível bacterianas estão cada vez mais próximas do uso prático, sobretudo com um reforço recente de "bactérias do espaço".

Agora, um grupo de pesquisadores juntou essas duas tecnologias, aparentemente sem nenhuma conexão, para criar uma nova opção que é não apenas uma geração limpa de eletricidade, mas também uma geração de eletricidade que limpa - neste caso, as águas servidas que vão para os esgotos.

"Nós estamos pegando duas tecnologias, com uma delas com suas próprias limitações, e colocando-as juntas. Combinadas, elas superam as limitações das tecnologias individuais," explica o professor Bruce Logan, da Universidade da Pensilvânia, nos Estados Unidos.

Biocélula entrópico-bacteriana gera energia e limpa águas servidas
O conjunto de membranas da bateria entrópica foi colocada entre os eletrodos de uma célula a combustível bacteriana . [Imagem: Cusick et al./Science]

Eletrodiálise reversa

Produzir energia a partir da diferença de entropia entre a água do mar e a água doce - por meio da chamada eletrodiálise reversa - é mais conveniente no litoral, mais especificamente onde um rio chega ao mar.

O que os pesquisadores fizeram foi usar uma solução do sal bicarbonato de amônia para combinar a degradação das águas servidas, usada para gerar energia por meio de biocélulas bacterianas, com a geração de energia extraída do gradiente água doce/água salgada.

Com isto, tornou-se possível construir um novo sistema de geração de energia, duplamente potencializado, que pode funcionar em qualquer lugar.

A eletrodiálise reversa extrai energia da diferença iônica entre a água doce e a água salgada. O gerador consiste em uma série de pares de membranas de troca iônica alternadas - positivas e negativas. Cada par vai contribuindo incrementalmente para a energia produzida.

Este é justamente o maior problema, porque uma saída com potência útil razoável exige uma quantidade de membranas muito grande.

O que os pesquisadores descobriram é que, usando bactérias que liberam elétrons ao consumir material orgânico - as chamadas bactérias exoeletrogênicas - é possível diminuir muito a quantidade de pares de membranas usadas.

E, além disso, o aparato aumenta o rendimento das próprias bactérias.

Biocélula entrópico-bacteriana gera energia e limpa águas servidas
Aqui a biocélula é mostrada em uma configuração produzindo hidrogênio. [Imagem: Bruce Logan]

Biocélulas bacterianas entrópicas

O pesquisador Roland Cusick teve a ideia de colocar um conjunto de membranas da bateria entrópica entre os eletrodos de uma célula a combustível bacteriana.

Como seria de se esperar, ele batizou o novo dispositivo de "célula microbiana com eletrodiálise reversa", nada mais do que a junção das duas tecnologias, cada uma das quais otimizadas pela integração.

Fazendo os cálculos apenas para os resíduos orgânicos dos EUA, os pesquisadores calculam que as biocélulas bacterianas entrópicas, quando totalmente desenvolvidas, têm um potencial de geração de energia de 17 GW, além de tratar todas as águas servidas produzidas pela população - um reator nuclear tipicamente produz 1 GW.

Por enquanto a nova biocélula foi testada apenas em modo estanque - sendo enchida e esvaziada depois de consumir a matéria orgânica. Para uma aplicação prática, ela deverá ser operacional em um modo de fluxo contínuo de água servida.

Outra possibilidade, afirmam os pesquisadores, é que sua biocélula híbrida pode ser configurada para produzir hidrogênio, em vez de eletricidade.

Bibliografia:

Energy Capture from Thermolytic Solutions in Microbial Reverse-Electrodialysis Cells
Roland D. Cusick, Younggy Kim, Bruce E. Logan
ScienceXpress
March 1 2012
Vol.: Published Online
DOI: 10.1126/science.1219330




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