Baterias e nanogeradores feitos de celulose e bactérias

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/09/2023

O processamento do material natural é muito simples.
[Imagem: Qi Chen et al. - 10.1002/adfm.202304801]

Biobaterias

Quando contou que planejava fazer seu doutoramento estudando materiais porosos, com estruturas semelhantes a espumas, a pesquisadora Qi Chen teve que ouvir uma piadinha de um amigo, que estava casualmente descascando o caule de uma grama, com seu interior todo aerado: "Estude isto aqui," disse ele rindo.

Ela só se lembrou disto muito mais tarde, quando usava seus materiais esponjosos como meio de cultura para criar bactérias que produzem eletricidade. Para começar, ela descobriu que a planta que seu colega lhe havia dado não era exatamente grama, mas uma erva daninha chamada junco-solto (Juncus effusus L.).

"A estrutura do caule do junco-solto consiste em camadas de estrelas interconectadas, um pouco como pequenos flocos de neve," explicou Chen. Essas camadas são empilhadas umas sobre as outras, criando uma estrutura chamada aerênquima, muito comum em plantas de regiões alagadas, que permite a passagem de muito ar.

"Minhas amostras eram ultraleves. Certa vez, deixei as amostras descobertas e, quando abri a porta do laboratório, as amostras foram levadas pelo vento. Parecia que tinha nevado no corredor," contou a pesquisadora.

E a estrutura do junco-solto mostrou ser o habitáculo perfeito para as bactérias, permitindo criar uma biobateria, um gerador de eletricidade totalmente natural.

Estrutura do nanogerador ambientalmente amigável.
[Imagem: Qi Chen et al. - 10.1002/adfm.202304801]

Nanogerador sustentável

Voltando a se concentrar apenas nos materiais porosos, a pesquisadora descobriu que dá para deixar as bactérias de lado e construir nanogeradores aproveitando a mesma estrutura do material natural. Esses pequenos geradores de energia representam um dos campos mais quentes de pesquisa na atualidade porque podem ajudar a tornar mais sustentável a tendência de aparelhos cada vez menores, substituindo as baterias, que acabam no lixo eletrônico.

O pequeno gerador baseia-se no mesmo fenômeno que lhe causa um choque quando você toca uma maçaneta depois de andar sobre um tapete: O chamado efeito triboelétrico.

O protótipo consiste em duas pequenas camadas com superfícies rugosas, mantidas separadas por um isolante. Quando são pressionadas, a pressão gera atrito entre as camadas, o que cria uma carga elétrica - exatamente como a carga elétrica que se acumula quando você arrasta os pés sobre um tapete.

Os pequenos flocos de neve de junco-solto criam uma superfície áspera e esponjosa, com muitos poros nas camadas do nanogerador: Perfeitas para um produzir um atrito ideal entre as camadas, ao mesmo tempo que mantêm tudo muito leve.

Pesquisadores têm tentado criar materiais ultraporosos à base de celulose de plantas há anos, mas extrair e processar a celulose para isso é um processo intensivo em energia. Aqui, o material natural foi inteiramente aproveitado. "Então, podemos realmente chamar isso de sustentável," disse Chen.

A pesquisadora está agora trabalhando em outras aplicações, incluindo usar seus "flocos de neve vegetais" como parte de uma bateria, e como filtro para limpar os poluentes da água.

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