A “bateria de cianobactérias” que fornece alimentação ininterrupta por mais de seis meses requer apenas luz solar e água

De fevereiro de 2021 a agosto de 2021, um dispositivo de computador foi colocado perto da janela da casa de Paolo Bombelli, bioquímico da Universidade de Cambridge, mas, diferentemente de um computador comum, o acionamento desse dispositivo não era a eletricidade fornecida pela rede elétrica , mas é uma bateria feita de algas.

Esta célula biofotovoltaica em particular tem um invólucro de plástico e aço, do tamanho de uma bateria AA, e um ânodo de alumínio. Responsável pela geração de energia elétrica é uma alga denominada "Synechocystis sp. PCC 6803" na concha, uma cianobactéria pertencente ao gênero Synechocystis.

A característica desta cianobactéria é que ela pode contar com a fotossíntese para produzir durante o período de luz, e quando houver luz, produzirá excesso de nutrientes, e quando o ambiente escurecer, continuará mantendo seu próprio funcionamento através desses excessos de nutrientes. .

A "bateria de cianobactérias" está conectada ao microprocessador Arm Cortex-M0+ A área de silício extremamente pequena, baixo consumo de energia e pegada de código mínima permitem que os desenvolvedores alcancem desempenho de 32 bits ao preço de 8. O próprio processador é bastante eficiente em termos de energia.

O processador, que foi programado para verificar seu próprio trabalho após uma série de cálculos, usou o dispositivo cianobacteriano como única fonte de energia por meses a fio. O processador é executado por 45 minutos computando somas inteiras consecutivas para simular uma carga de trabalho de computação, exigindo 0,3 microwatts de energia; os 15 minutos subsequentes de tempo de espera requerem 0,24 microwatts de energia.

Quanto ao motivo pelo qual a "bateria cianobacteriana" produz corrente elétrica, a equipe de pesquisa, incluindo Paolo Bombelli, tem duas hipóteses: uma é o "modelo eletroquímico", no qual os microrganismos criam condições adequadas para anodização do alumínio ou liberam elétrons e, em seguida, geram eletricidade; a outra Um deles é o "modelo bioeletroquímico", no qual as próprias cianobactérias geram elétrons, e os elétrons são transferidos para o ânodo de alumínio através da membrana bacteriana, gerando assim uma corrente elétrica.

Como os pesquisadores descobriram que o ânodo de alumínio não mudou significativamente no experimento, acredita-se que o "modelo bioeletroquímico" seja mais provável. Ou seja, a corrente é produzida pelas próprias cianobactérias.

Embora o processador não exigisse muita energia, a "bateria de cianobactérias" também o manteve sem perda de energia por seis meses do experimento, e quando o microprocessador foi desconectado após o experimento, as cianobactérias também continuaram a gerar eletricidade.

O microprocessador Arm Cortex M0+ possui uma ampla gama de aplicações, desde processadores em IoT, inteligência artificial ou aprendizado de máquina, até sensores em wearables…

É claro que as "baterias cianobacterianas" não podem fornecer muita energia, mas elas têm um "lugar útil" em cenários que exigem apenas uma pequena quantidade de energia, como sensores ou carregamento de telefones celulares. Para pessoas em áreas rurais ou países de baixa renda, essa pode ser outra fonte de eletricidade.

Mais importante ainda, a estrutura simples e as características ambientalmente sustentáveis ​​desta bateria de base biológica fornecem uma nova direção para o desenvolvimento da eletricidade, sem a necessidade de recursos como elementos de terras raras e lítio que estão enfrentando escassez na maioria dos equipamentos de fornecimento de energia hoje, como contanto que a luz do sol e água, continuamente gera eletricidade na fonte de energia.

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