(Phys.org) - Os pesquisadores usaram uma impressora jato de tinta simples para imprimir uma "bio-tinta" de cianobactérias em uma superfície condutora, criando uma célula biofotovoltaica. Ao contrário das células fotovoltaicas convencionais que operam apenas quando expostas à luz, as cianobactérias podem gerar uma corrente elétrica tanto no escuro quanto em resposta à luz. Os pesquisadores esperam que a célula possa servir como uma fonte de alimentação ambientalmente correta para dispositivos de baixa potência, como biossensores, e pode até ser ampliado para imprimir um papel de parede de bioenergia.

Os cientistas, no Imperial College London e University of Cambridge, publicaram um artigo sobre a nova célula biofotovoltaica em uma edição recente da Nature Communications .

“Nosso dispositivo biofotovoltaico é biodegradável e no futuro poderia servir como um painel solar descartável e bateria que pode se decompor em nossos compostos ou jardins, "disse o co-autor Marin Sawa da University of Arts London e do Imperial College London Phys.org . "Barato, acessível, ambientalmente amigável, baterias biodegradáveis ​​sem metais pesados ​​e plásticos - isso é o que nós e nosso ambiente realmente precisamos, mas ainda não temos, e nosso trabalho tem mostrado que isso é possível. "

Em geral, as células biofotovoltaicas contêm algum tipo de cianobactéria ou alga que é fototrófica, o que significa que converte luz em energia. Contudo, mesmo no escuro, esses organismos continuam a gerar alguma energia metabolizando suas reservas de armazenamento interno. Então, quando os organismos estão conectados a um eletrodo não biológico, eles podem funcionar como um "bio painel solar" quando expostos à luz ou uma "bio bateria solar" no escuro.

Atualmente, um dos maiores desafios das células biofotovoltaicas é produzi-las em larga escala. Tipicamente, os organismos são depositados na superfície do eletrodo de um reservatório de líquido volumoso. No novo estudo, os pesquisadores demonstraram que a impressão a jato de tinta pode ser usada para imprimir a superfície do eletrodo de nanotubo de carbono e as cianobactérias em cima dela, enquanto permite que as bactérias permaneçam totalmente viáveis. Esta abordagem não só permite que as células sejam fabricadas rapidamente, mas a configuração também é mais compacta e permite maior precisão no design da célula.

Com essas vantagens, as células biofotovoltaicas impressas a jato de tinta podem gerar uma densidade de corrente máxima 3-4 vezes maior do que as células fabricadas usando métodos convencionais. Para demonstrar, os pesquisadores mostraram que nove células conectadas podem alimentar um relógio digital ou gerar flashes de luz de um LED, ilustrando a capacidade de produzir rajadas curtas de potência relativamente alta. Os pesquisadores também mostraram que as células podem gerar uma produção de energia contínua ao longo de um período de 100 horas consistindo de ciclos de luz e escuridão.

No futuro, os pesquisadores planejam desenvolver painéis biofotovoltaicos de filme fino (BPV) e também explorar aplicações potenciais como fontes de alimentação integradas nas áreas de diagnóstico médico de ponto de atendimento e monitoramento ambiental, ambos se beneficiam de descartáveis, biossensores ecológicos. Outra aplicação potencial é um papel de parede de bioenergia.

"O papel de parede de bioenergia é uma aplicação ampliada do nosso sistema BPV, "Disse Sawa." O papel de parede terá padrões condutores baseados em carbono com cianobactérias produtoras de elétrons. Ele transforma uma superfície interna em um coletor de energia para conduzir aplicações de baixa energia, como luzes LED e / ou biossensores, que pode, por exemplo, monitorar a qualidade do ar interno. "

Os pesquisadores também esperam que a produção de energia das células possa ser melhorada de várias maneiras, como, por exemplo, melhorando a condutividade do circuito, otimizar o design da célula, e usando organismos mais resistentes.

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