Representação seqüencial da síntese de materiais bio-PV de célula inteira destacando: a) clonagem molecular de E. coli para expressão de licopeno; b) ligação superficial não covalente de nanopartículas de TiO 2 resultando em morfologia core @ shell-like; c) implantação de material fotovoltaico biogênico na fabricação de DSSC.
Agora, uma equipe de pesquisadores da Universidade da Columbia Britânica (UBC) demonstrou como as células solares feitas de organismos vivos podem gerar energia mesmo com a luz solar limitada. Conhecidas como células solares "biogênicas", essas células poderiam oferecer uma alternativa às células sintéticas usadas atualmente em painéis solares convencionais, fornecendo uma fonte de energia apesar do mau tempo. Um artigo detalhando a pesquisa foi publicado este mês na revista Small.
"Este é o primeiro estudo demonstrando materiais biogênicos geneticamente modificados para a fabricação de células solares", disse à Digital Trends Sarvesh Kumar, engenheiro químico e biológico da UBC e um dos principais autores do estudo. “Utilizamos uma bactéria inofensiva e reprojetamos sua maquinaria interna para produzir um pigmento fotoativo chamado licopeno.”
No passado, os pesquisadores desenvolveram células solares biogênicas através da extração de corantes naturais que as bactérias usam para gerar energia na fotossíntese. Isso provou ser um processo caro, no entanto.
Num golpe de sorte, os cientistas da UBC identificaram uma rota potencialmente mais barata enquanto manipulavam geneticamente E. coli, de modo que produzissem muito licopeno, o corante que dá aos tomates sua cor, o que se demonstrou ser uma efetiva colheitadeira leve. Notando que o licopeno estava degradando (liberando elétrons), eles se perguntaram se a taxa dessa degradação era suficiente para gerar uma corrente utilizável. Eles revestiram as bactérias produtoras de licopeno com um semicondutor mineral, aplicaram-nas em uma superfície de vidro onde puderam coletar luz solar e examinaram o que aconteceu.
Padrões de DRX de difração de A) células @ TiO 2 ; b) corante licopeno revestido sobre TiO 2 ; c) TiO 2 NPs.
A corrente que geraram atingiu uma densidade de 0,686 miliamperes por centímetro quadrado, o que foi 0,324 miliamperes maior que os estudos anteriores. É difícil dizer que economias de custo podem resultar se essa tecnologia for desenvolvida em escala, mas os pesquisadores estimam que a produção de corantes, usando seu processo, custa cerca de um décimo dos métodos atuais.
Outro aspecto promissor da tecnologia é que as células funcionaram tão bem com pouca luz quanto na luz brilhante, o que significa que o método pode ser útil em lugares no extremo norte ou sul, onde os céus são frequentemente encobertos.
“Não vemos nossa tecnologia como concorrente de células solares convencionais. Pelo contrário, eles são um complemento”, disse Vikramaditya Yadav, engenheiro químico e biológico da UBC e outro dos principais autores do estudo. “Ainda assim, as células que desenvolvemos são um dispositivo de 'geração um' que precisa de melhorias significativas e otimização antes que possa atingir os níveis de células solares de silício.
No entanto, mesmo em sua infância, a tecnologia já lançou algumas aplicações promissoras. A exploração de ambientes com pouca luz, como as minas, requer o uso de sensores que poderiam ser alimentados com células biogênicas, como a que desenvolvemos.
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