Pesquisadores Colhem Corrente Elétrica de Algas Marinhas

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Corrente elétrica do gráfico de algas marinhas

Uma simulação do processo de coleta de corrente elétrica de uma alga: a alga libera moléculas que transportam elétrons para um eletrodo de aço inoxidável (o ânodo). Os elétrons são transferidos para o segundo eletrodo (um cátodo de platina), que pode reduzir os prótons encontrados na solução eletrolítica da água do mar em gás hidrogênio. A corrente pode ser usada diretamente ou, se o hidrogênio for produzido, o gás pode ser usado como um futuro combustível limpo.

Rpesquisadores do Instituto Israelita de Tecnologia (Technion) desenvolveram um novo método que coleta uma corrente elétrica diretamente de algas marinhas de forma ecologicamente correta e eficiente. A ideia, que surgiu ao doutorando Yaniv Shlosberg enquanto nadava na praia, foi desenvolvida por um consórcio de pesquisadores de três faculdades do Technion integrantes do Grand Technion Energy Program (GTEP), junto com um pesquisador do Oceanográfico de Israel e Limnological Research Institute (IOLR).

As questões problemáticas dos combustíveis fósseis são a força motriz por trás da pesquisa em métodos de fontes de energia alternativas, limpas e renováveis. Uma delas é o uso de organismos vivos como fonte de correntes elétricas em células a combustível microbianas (MFC). Certas bactérias podem transferir elétrons para células eletroquímicas para produzir corrente elétrica. As bactérias precisam ser alimentadas constantemente e algumas delas são patogênicas.

Uma tecnologia semelhante são as células bio-fotoeletroquímicas (BPEC) Já para o MFC, a fonte de elétrons pode ser de bactérias fotossintéticas, principalmente cianobactérias. As cianobactérias produzem seus próprios alimentos com dióxido de carbono, água e luz solar e, na maioria dos casos, são benignas.

Os grupos de pesquisa do Prof. Noam Adir, e do aluno de doutorado Yaniv Shlosberg, desenvolveram anteriormente tecnologias que utilizavam cianobactérias para obtenção de corrente elétrica e combustível de hidrogênio, conforme publicado em Nature Communications and Science.

As cianobactérias, entretanto, apresentam algumas desvantagens. Eles produzem menos corrente no escuro, pois nenhuma fotossíntese é realizada. Além disso, a quantidade de corrente obtida ainda é menor do que a obtida com as tecnologias de células solares, de modo que, embora mais benigno do ponto de vista ambiental, o BPEC é menos atraente comercialmente.

Mudando de cianobactérias para ulva

Nesse estudo, os pesquisadores do Technion e do IOLR decidiram tentar resolver esse problema usando uma nova fonte fotossintética - as algas marinhas. Muitas espécies diferentes de algas marinhas crescem naturalmente na costa mediterrânea de Israel, especialmente Ulva (também conhecido como alface do mar) que é cultivado em grandes quantidades no IOLR para fins de pesquisa.

A pesquisa foi liderada pelo Prof. Noam Adir e Yaniv Shlosberg, da Faculdade de Química Schulich e GTEP. Eles colaboraram com outros pesquisadores da Technion: Dr. Tunde Toth (Faculdade de Química Schulich), Prof. Gadi Schuster, Dr. David Meiri, Nimrod Krupnik e Benjamin Eichenbaum (Faculdade de Biologia), Dr. Omer Yehezkeli e Matan Meirovich (Corpo docente de Biotecnologia e Engenharia de Alimentos) e Dr. Alvaro Israel do IOLR em Haifa.

Os pesquisadores do Technion / IOLR construíram um protótipo de dispositivo que coleta a corrente diretamente no Ulva cuba de crescimento. Depois de desenvolver novos métodos para conectar Ulva e BPEC, foram obtidas correntes mil vezes maiores do que as de cianobactérias - correntes que estão no mesmo nível das obtidas em células solares convencionais. O Prof. Adir observa que essas correntes aumentadas são devido à alta taxa de fotossíntese das algas e à capacidade de usar as algas em sua água do mar natural como o eletrólito BPEC - a solução que promove a transferência de elétrons no BPEC.

Além disso, a alga fornece correntes no escuro, cerca de 50% da obtida na luz. A fonte da corrente escura é a respiração - onde os açúcares produzidos pelo processo fotossintético são usados ​​como uma fonte interna de nutrientes. De forma semelhante ao BPEC cianobacteriano, nenhum produto químico adicional é necessário para obter a corrente. O Ulva produz moléculas mediadoras de transferência de elétrons que são secretadas das células e transferem os elétrons para o eletrodo BPEC.

A nova tecnologia é negativa para o carbono. As algas absorvem carbono da atmosfera durante o dia enquanto crescem e liberam oxigênio. Durante a colheita das correntes durante o dia, nenhum carbono é liberado. Durante a noite, as algas marinhas liberam a quantidade normal de carbono da respiração.

“Ao apresentar nosso dispositivo protótipo, mostramos que correntes significativas podem ser colhidas da alga”, disse o Prof. Adir. “Acreditamos que a tecnologia pode ser melhorada, levando a futuras tecnologias de energia verde.”

Os pesquisadores apresentaram seu novo método para coletar uma corrente elétrica diretamente de algas marinhas na revista. Biossensores e bioeletrônicos. O artigo descreve resultados obtidos de pesquisadores da Faculdade de Química Schulich, da Faculdade de Biologia, da Faculdade de Biotecnologia e Engenharia de Alimentos, GTEP e IOLR.

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