(Phys.org) —Um novo tipo de gerador elétrico usa esporos bacterianos para aproveitar o poder inexplorado da evaporação da água, de acordo com pesquisa realizada no Instituto Wyss de Engenharia Inspirada na Biologia da Universidade de Harvard. Seus desenvolvedores prevêem geradores elétricos acionados por mudanças na umidade de lagos e portos aquecidos pelo sol.

Os protótipos dos geradores funcionam aproveitando o movimento de uma folha de borracha revestida de um lado com esporos. A folha dobra quando seca, tanto quanto uma pinha abre quando seca ou uma folha recém-caída se enrola, e então se endireita quando a umidade aumenta. Tal curvatura para frente e para trás significa que folhas revestidas de esporos ou pequenas pranchas podem atuar como atuadores que impulsionam o movimento, e esse movimento pode ser aproveitado para gerar eletricidade.

"Se esta tecnologia for desenvolvida totalmente, tem um final de jogo muito promissor, "disse Ozgur Sahin, quem liderou o estudo, primeiro no Rowland Institute de Harvard, mais tarde no Wyss Institute, e mais recentemente na Columbia University, onde ele agora é professor associado de ciências biológicas e física. Sahin colaborou com o membro do corpo docente do Wyss Institute, L. Mahadevan, que também é o professor Lola England de Valpine de matemática aplicada, biologia organísmica e evolutiva, e física na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade de Harvard, e Adam Driks, professor de microbiologia e imunologia na Loyola University Chicago Stritch School of Medicine. Os pesquisadores relataram seu trabalho ontem em Nature Nanotechnology .

A evaporação da água é a maior fonte de energia da natureza, Disse Sahin. "A luz do sol atinge o oceano, aquece, e a energia tem que deixar o oceano por evaporação, "ele explicou." Se você pensar em todo o gelo no topo do Monte Everest - quem levou essa quantidade enorme de material lá em cima? Existe energia na evaporação, mas é tão sutil que não vemos. "

Mas até agora ninguém aproveitou essa energia para gerar eletricidade.

Enquanto Sahin buscava a ideia de um novo gerador movido a umidade, ele percebeu que Mahadevan estava investigando problemas semelhantes de uma perspectiva física. Especificamente, ele caracterizou como a umidade deforma os materiais, incluindo materiais biológicos, como pinhas, folhas e flores, bem como materiais feitos pelo homem, como uma folha de papel de seda em um prato de água.

Sahin colaborou com Mahadevan e Driks em um desses estudos. Uma bactéria do solo chamada Bacillus subtilis enruga à medida que seca como uma uva transformando-se em uva passa, formando um resistente, esporo dormente. Os resultados, que relataram em 2012 no Interface do Jornal da Royal Society , explicou o porquê.

Ao contrário das passas, que não pode se transformar em uvas, os esporos podem absorver água e quase imediatamente restaurar sua forma original. Sahin percebeu que, uma vez que eles encolhem reversivelmente, eles deviam estar armazenando energia. Na verdade, esporos seriam particularmente bons para armazenar energia porque são rígidos, ainda expandir e contrair muito, os pesquisadores previram.

"Já que a mudança nos níveis de umidade deforma esses esporos, segue-se que os dispositivos que contêm esses materiais devem ser capazes de se mover em resposta às mudanças nos níveis de umidade, "Mahadevan disse." Agora Ozgur mostrou muito bem como isso pode ser usado na prática. "

Quando Sahin começou a medir a energia dos esporos, ele foi pego de surpresa.

Ele colocou uma solução espessa com esporos em um minúsculo, prancha de silicone flexível, esperando medir a força impulsionada pela umidade em um microscópio de força atômica personalizado. Mas antes que ele pudesse inserir a prancha, ele o viu se curvar e se endireitar a olho nu. Sua inspiração e expiração mudaram a umidade sutilmente, e os esporos responderam.

"Percebi então que isso era extremamente poderoso, "Disse Sahin.

Na verdade, simplesmente aumentando a umidade de uma seca, dia ensolarado a úmido, enevoado habilitou o flexível, prancha revestida de esporos para gerar 1000 vezes mais força do que o músculo humano, e pelo menos 10 vezes mais do que outros engenheiros de materiais usam atualmente para construir atuadores, Sahin descoberto. Na verdade, umedecer meio quilo de esporos secos geraria força suficiente para erguer um carro a um metro do solo.

Para construir tal atuador, Sahin testou o quão bem os materiais revestidos de esporos, como o silício, borracha, plástico, e energia armazenada em fita adesiva, fixando-se na borracha como o material mais promissor.

Em seguida, ele construiu um gerador simples movido a umidade com LegosTM, um ventilador em miniatura, um ímã e um cantilever revestido de esporos. À medida que o cantilever vira para frente e para trás em resposta à umidade, ele aciona um ímã giratório que produz eletricidade.

O protótipo de Sahin captura apenas uma pequena porcentagem da energia liberada pela evaporação, mas poderia ser melhorado por engenharia genética dos esporos para serem mais rígidos e mais elásticos. De fato, nos primeiros experimentos, os esporos de uma cepa mutante fornecida pelos Driks armazenavam duas vezes mais energia do que as cepas normais.

"A energia solar e eólica flutuam dramaticamente quando o sol não brilha ou o vento não sopra, e não temos uma boa maneira de armazenar o suficiente para abastecer a rede por muito tempo, "disse o Diretor Fundador do Wyss Institute, Don Ingber, M.D., Ph.D. "Se as mudanças na umidade pudessem ser aproveitadas para gerar eletricidade noite e dia usando uma versão ampliada deste novo gerador, poderia fornecer ao mundo uma nova fonte de energia renovável desesperadamente necessária. "

Para saber mais sobre o potencial deste atuador e gerador contendo esporos, veja esta curta animação: