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Baterias bacterianas coletam energia do solo, funcionando para sempre

Por Alterima em 24/06/2024
Baterias bacterianas coletam energia do solo, funcionando para sempre

Protótipo da bacteria, que é tecnicamente uma célula de combustível microbiológico do solo.
[Imagem: Universidade Bath]

Bacteria, sem acento

Uma célula a combustível que usa germes do solo para gerar energia, apresentada em 2020 por pesquisadores da Universidade de Bath, no Reino Unido, acaba de passar para a fase de empreendedorismo, com os pesquisadores fundando uma empresa para tentar comercializar a tecnologia.

É uma espécie de bateria alimentada por bactérias - uma "bacteria" - que coleta energia produzida naturalmente pelos microrganismos do solo. A base técnica dessa bateria é na verdade uma célula a combustível microbiana, que é versátil o suficiente para ser usada diretamente em outras aplicações que não meramente o armazenamento de eletricidade.

O protótipo mais recente, por exemplo, foi testado no Brasil, em Icapuí, uma vila de pescadores no Ceará, para purificar água, fornecendo água potável a partir da água da chuva sem a necessidade de conexão do sistema à rede elétrica.

Os testes conseguiram purificar até três litros de água por dia, suficiente para uma pessoa, mas a equipe tem trabalhado para refinar o projeto do equipamento e atingir a capacidade de produzir água necessária para o consumo diário de uma família. E a equipe quer mais.

"O nosso objetivo inicial é acelerar a mudança para a digitalização no setor agrícola," disse o pesquisador Jakub Dziegielowski, que lidera a empresa emergente, batizada de Bactery, uma junção dos termos bateria e bactéria. "O objetivo do piloto no Brasil foi provar o conceito e demonstrar a possibilidade de utilizar o solo como fonte de eletricidade, para alimentar algo substancial. No nosso caso foi um reator eletroquímico de tratamento de água."

Baterias bacterianas coletam energia do solo, funcionando

Teste do protótipo para produzir água potável.
[Imagem: Bactery]

Ligue e esqueça

Ao contrário das baterias comuns, que precisam ser recarregadas, a tecnologia microbiana promete uma funcionalidade do tipo "instale e esqueça", com uma vida útil estimada pelos pesquisadores em mais de 25 anos.

A equipe afirma que passará o próximo ano refinando seus protótipos, com o objetivo de iniciar a produção em pequena escala em 2026, a um custo estimado em US$32,00 (R$170,00) por bateria, sem especificar a capacidade do produto. Para isso, contudo, há desafios técnicos a serem vencidos, sobretudo para a passagem da escala de laboratório para a escala industrial.

Uma dificuldade para esse escalonamento é que o ambiente operacional ao redor das raízes das plantas deve ser anaeróbico - livre de oxigênio - para evitar que os elétrons livres se liguem ao oxigênio, o que inviabiliza a geração de eletricidade. Isso exige que, ou a bateria seja instalada em locais onde as raízes das plantas estejam submersas, ou que o solo seja preparado para garantir as condições anaeróbicas, o que pode tornar a instalação mais cara.

"Sim, há necessidade de condições anaeróbicas em torno de um dos eletrodos," reconheceu Dziegielowski. "Você pode instalar a tecnologia em ambientes que acomodem isso ou semiprojetar o ambiente para minimizar a dependência da umidade."

Baterias bacterianas coletam energia do solo, funcionando

Pesquisadores brasileiros estão ajudando a aprimorar a tecnologia, que ainda enfrenta desafios para comercialização.
[Imagem: Bactery]

Como funciona a bateria a bactérias?

A célula de combustível microbiológico do solo gera energia a partir da atividade metabólica de microrganismos específicos (eletrígenos ou eletrogêneos) naturalmente presentes no solo, que são capazes de transferir elétrons para fora de suas células.

O sistema consiste em dois eletrodos à base de carbono, posicionados a uma distância fixa (4cm) e conectados a um circuito externo. Um eletrodo, o ânodo, é enterrado no solo, enquanto o outro, o cátodo, é exposto ao ar, na superfície do solo. Os eletrogêneos migram para a superfície do ânodo e, à medida que "consomem" os compostos orgânicos presentes no solo, geram elétrons. Esses elétrons são transferidos para o ânodo e viajam até o cátodo através do circuito externo, gerando um fluxo de eletricidade.

Essa eletricidade pode ser armazenada para consumo posterior usando baterias comuns, ou pode ser consumida diretamente, para alimentar sensores ligados à agricultura, por exemplo, que é o objetivo primário da equipe.

"Temos a missão de abordar a deficiente infraestrutura energética nas explorações agrícolas e acelerar a mudança para uma agricultura baseada em dados. Com as nossas 'bacterias', a preocupação com a substituição de baterias ou com infraestruturas energéticas dispendiosas será coisa do passado. Basta instalar e aproveitar os benefícios de dados confiáveis," propõe a equipe.

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