Eletricidade da alface do mar 02.01.2022

Pesquisadores do Technion - Instituto de Tecnologia de Israel - desenvolveram um novo método para gerar corrente elétrica diretamente a partir de algas marinhas de forma ecologicamente correta e eficiente.

A ideia, que ocorreu pela primeira vez ao estudante de doutorado do Technion Yaniv Schlosberg enquanto nadava na praia, foi concretizada por uma equipe de pesquisadores de três faculdades do Technion que são membros do Programa de Grandes Energias do Technion (GTEP), juntamente com um pesquisador do Instituto Israelense de Oceanografia e Limnologia em Haifa (IOLR). ).

Como se sabe, a queima de combustíveis fósseis leva à emissão de gases de efeito estufa e outros poluentes que afetam as mudanças climáticas, e diversas formas de poluição ambiental ocorrem em todas as etapas de produção, transporte, processamento e consumo desses combustíveis. A crise climática e as questões ambientais estão impulsionando a pesquisa e a busca por fontes alternativas, limpas e renováveis ​​de energia. Uma delas é a utilização de organismos vivos (por exemplo, bactérias) como fonte de corrente em células a combustível microbianas (MFC) e células biofotovoltaicas BPEC. Algumas bactérias têm a capacidade de transferir elétrons, mas precisam ser constantemente alimentadas, e algumas delas são patogênicas.

Uma fonte alternativa de eletricidade poderia ser bactérias fotossintéticas, especialmente cianobactérias (também conhecidas como algas verde-azuladas). As próprias cianobactérias obtêm seus alimentos do dióxido de carbono, da água e da luz solar e, na maioria dos casos, são inofensivas - algumas delas, como a "spirulina", geralmente são consideradas "superalimentos" e são cultivadas em grandes quantidades.

As equipes de pesquisa dos professores Noam Adir e Gadi Schuster já desenvolveram métodos para usar cianobactérias para gerar eletricidade e combustível de hidrogênio. No entanto, as cianobactérias também têm desvantagens - elas produzem menos corrente no escuro, quando não há fotossíntese, e a energia recebida delas é menor do que das células solares convencionais. Portanto, a tecnologia BPEC, embora mais ecologicamente correta, é menos atrativa comercialmente.

Em seu novo trabalho, pesquisadores do Technion e IOLR tentaram resolver esse problema usando uma nova fonte de fotossíntese - as algas. O estudo foi liderado pelo Prof. Noam Adir e pelo estudante de doutorado Yaniv Schlosberg do Departamento de Química do Technion e do GTEP. Eles colaboraram com outros pesquisadores do Technion: Dr. Tunde Toth (Departamento de Química), Prof. Gadi Shuster, Dr. David Merii, Nimrod Krupnik e Benjamin Eichenbaum (Departamento de Biologia), Dr. Omer Yehezkeli e Matan Meyrovic (Departamento de Biotecnologia e Food Engineering) e Dr. Alvaro Israel da IOLR em Haifa. Muitos tipos de algas marinhas crescem naturalmente na costa mediterrânea de Israel - especialmente a ulva (também conhecida como alface do mar), que é cultivada em grandes quantidades na IOLR para fins de pesquisa.

Ao desenvolver novas maneiras de conectar algas e BPEC, os pesquisadores obtiveram uma corrente 1000 vezes mais forte que a de cianobactérias e está no nível das células solares padrão. O professor Adir observa que essa força atual se deve à alta taxa de fotossíntese das algas e à capacidade de usar algas em sua água do mar natural como eletrólito no BPEC. Além disso, as algas marinhas criam corrente no escuro, gerando cerca de 50% da corrente na luz - no escuro, a fonte de energia é a respiração das algas, na qual os açúcares obtidos durante a fotossíntese são utilizados para nutrição. Tal como acontece com as cianobactérias, não são necessários produtos químicos adicionais para produzir a corrente. A "alface do mar" libera moléculas intermediárias para transportar elétrons para o eletrodo BPEC, criando assim uma corrente elétrica.

As tecnologias de produção de energia baseadas em combustíveis fósseis são conhecidas como “carbon positivas”. Isso significa que quando o combustível é queimado, o carbono é liberado na atmosfera. As tecnologias de células solares são conhecidas como "neutras em carbono" e quando extraem energia do sol, nenhum novo carbono é realmente liberado na atmosfera. No entanto, a produção de células solares e seu transporte até o local de uso é muitas vezes mais carbono-positivo. A nova tecnologia de bioeletricidade desenvolvida no Technion é verdadeiramente "negativa em carbono" - as algas marinhas crescem absorvendo carbono atmosférico durante o dia e liberando oxigênio, e somente à noite liberam carbono quando respiram. Ao mesmo tempo, as algas marinhas já estão sendo cultivadas em larga escala para as indústrias alimentícia, cosmética e farmacêutica.