Energia química da fotossíntese é transformada em energia elétrica

Avanço oferece estratégia para converter energia solar em energia elétrica de forma renovável, além de promover aplicações na medicina.

taniager

19 Fevereiro 2010 | 16h33

Célula biocombustível inserida em um cacto e gráfico mostrando o curso da corrente elétrica em função da iluminação do cacto (preto: glicose, vermelho: O2).

Célula biocombustível inserida em um cacto e gráfico mostrando o curso da corrente elétrica em função da iluminação do cacto (preto: glicose, vermelho: O2).

Em trabalho publicado recentemente na Analytical Chemistry, os pesquisadores do Centre National de la Recherche Scientifique Paul Pascal  (CNRS), França, apresentam  a proeza de transformar  a energia química gerada pela fotossíntese em energia elétrica. O avanço oferece uma nova estratégia para converter energia solar em energia elétrica de forma ecológica e renovável, além de promover aplicações importantes na área médica.   

A transformação de energia química da fotossíntese em energia elétrica somente foi possível depois que os cientistas desenvolveram uma célula de biocombustível que funciona usando os produtos da fotossíntese (glicose e O2). A fotossíntese é o processo pelo qual as plantas convertem a energia solar em energia química. Na presença de luz visível, o dióxido de carbono (CO2) e a água (H20) são transformados em glicose e O2 durante uma complexa série de reações químicas.   

A nova célula foi implantada em uma planta viva, um cacto. Ela contém dois eletrodos de enzimas modificadas que permitem a passagem de corrente elétrica (Veja diagrama). No anodo, os elétrons são transferidos da glicose para a glicose oxidase (GOx), da GOx até o polímero I e seguem para o eletrodo. No catodo, os elétrons são transferidos do catodo para o polímero II, do polímero II eles vão para a bilirrubina oxidase (BOD) e seguem para o O2.  

Diagrama da célula de biocombustível. Os dois eletrodos são modificados com os seus biocatalizadores respectivos e localizados na mesma solução. (Crédito : cortesia do CNRS)

Diagrama da célula de biocombustível. Os dois eletrodos são modificados com os seus biocatalizadores respectivos e localizados na mesma solução. (Crédito : cortesia do CNRS)

Os eletrodos implantados são altamente sensíveis ao O2 e à glicose. Por esta razão, os cientistas conseguiram acompanhar, pela primeira vez, a evolução da fotossíntese in vivo em tempo real. Eles puderam observar um aumento da corrente elétrica quando uma lâmpada de mesa estava ligada, e a sua redução quando foi desligada. Durante estes experimentos, os cientistas também foram capazes de registrar, em tempo real, os níveis de glicose durante a fotossíntese. Este método pode oferecer um novo meio para uma melhor compreensão dos mecanismos da fotossíntese.  

Além disso, os pesquisadores mostraram que uma célula de biocombustível implantada em uma folha de cacto pode gerar energia de 9 W por cm2. Como o rendimento foi proporcional à intensidade de luz, uma iluminação mais forte acelerou a produção de glicose e O2 (fotossíntese), gerando mais combustível para operar a célula.  

 O objetivo inicial dos pesquisadores era desenvolver uma célula de biocombustível para aplicações médicas. Ela poderia funcionar de forma autônoma sob a pele (in vivo), aproveitando a energia química do par oxigênio-glicose que está naturalmente presente nos fluidos fisiológicos.  

 No futuro, a célula de biocombustível poderá finalmente formar a base para uma nova estratégia de transformação sustentável e renovável de energia solar em energia elétrica, além de fornecer energia para dispositivos médicos implantados, como, por exemplo, sensores autônomos subcutâneos para medir os níveis de glicose em pacientes diabéticos