p Cientistas da Universidade de Massachusetts Amherst desenvolveram um dispositivo que usa uma proteína natural para criar eletricidade a partir da umidade do ar, uma nova tecnologia que eles dizem pode ter implicações significativas para o futuro da energia renovável, mudanças climáticas e no futuro da medicina. p Conforme relatado hoje em Natureza , os laboratórios do engenheiro elétrico Jun Yao e do microbiologista Derek Lovley da UMass Amherst criaram um dispositivo que chamam de "Air-gen". ou gerador movido a ar, com nanofios de proteína eletricamente condutores produzidos pelo micróbio Geobacter. O Air-gen conecta eletrodos aos nanofios de proteína de tal forma que a corrente elétrica é gerada a partir do vapor d'água naturalmente presente na atmosfera.

p "Estamos literalmente fazendo eletricidade do nada, "diz Yao." O Air-gen gera energia limpa 24 horas por dia, 7 dias por semana. "Adorável, que tem avançado materiais eletrônicos baseados em biologia sustentável ao longo de três décadas, adiciona, "É a aplicação mais incrível e emocionante de nanofios de proteína até agora."

p A nova tecnologia desenvolvida no laboratório de Yao não é poluente, renovável e de baixo custo. Ele pode gerar energia mesmo em áreas com umidade extremamente baixa, como o Deserto do Saara. Tem vantagens significativas sobre outras formas de energia renovável, incluindo solar e eólica, Lovley diz, porque ao contrário dessas outras fontes de energia renováveis, o Air-gen não requer luz solar ou vento, e "funciona até dentro de casa".

p O dispositivo Air-gen requer apenas uma fina película de nanofios de proteína com menos de 10 mícrons de espessura, os pesquisadores explicam. A parte inferior do filme repousa sobre um eletrodo, enquanto um eletrodo menor que cobre apenas parte do filme do nanofio fica no topo. O filme adsorve o vapor de água da atmosfera. Uma combinação da condutividade elétrica e química da superfície dos nanofios de proteína, juntamente com os poros finos entre os nanofios dentro do filme, estabelece as condições que geram uma corrente elétrica entre os dois eletrodos.

p Os pesquisadores dizem que a atual geração de dispositivos Air-gen são capazes de alimentar pequenos aparelhos eletrônicos, e eles esperam levar a invenção à escala comercial em breve. As próximas etapas que planejam incluem o desenvolvimento de um pequeno "patch" do Air-gen que pode alimentar vestíveis eletrônicos, como monitores de saúde e condicionamento físico e relógios inteligentes, o que eliminaria a necessidade de baterias tradicionais. Eles também esperam desenvolver Air-gens para aplicar a telefones celulares para eliminar a carga periódica.

p Yao diz, “O objetivo final é fazer sistemas em grande escala. Por exemplo, a tecnologia pode ser incorporada à tinta de parede que pode ajudar a energizar sua casa. Ou, podemos desenvolver geradores autônomos movidos a ar que fornecem eletricidade da rede. Assim que chegarmos a uma escala industrial para a produção de arame, Espero sinceramente que possamos fazer grandes sistemas que darão uma grande contribuição para a produção de energia sustentável. "

p Continuando a avançar as capacidades biológicas práticas do Geobacter, O laboratório de Lovley desenvolveu recentemente uma nova cepa microbiana para produzir nanofios de proteína de maneira mais rápida e econômica. "Transformamos a E. coli em uma fábrica de nanofios de proteína, "diz ele." Com este novo processo escalonável, O fornecimento de nanofios de proteína não será mais um gargalo para o desenvolvimento dessas aplicações. "

p A descoberta do Air-gen reflete uma colaboração interdisciplinar incomum, eles dizem. Lovley descobriu o micróbio Geobacter na lama do Rio Potomac há mais de 30 anos. Seu laboratório mais tarde descobriu sua capacidade de produzir nanofios de proteína eletricamente condutores. Antes de vir para UMass Amherst, Yao trabalhou durante anos na Universidade de Harvard, onde ele projetou dispositivos eletrônicos com nanofios de silício. Eles uniram forças para ver se dispositivos eletrônicos úteis poderiam ser feitos com os nanofios de proteína colhidos da Geobacter.

p Xiaomeng Liu, um Ph.D. estudante no laboratório de Yao, estava desenvolvendo dispositivos sensores quando percebeu algo inesperado. Ele lembra, “Eu vi que quando os nanofios entraram em contato com eletrodos de uma forma específica, os dispositivos geraram uma corrente. Descobri que aquela exposição à umidade atmosférica era essencial e que os nanofios de proteína adsorviam água, produzindo um gradiente de voltagem no dispositivo. "

p Além do Air-gen, O laboratório de Yao desenvolveu várias outras aplicações com os nanofios de proteína. "Este é apenas o começo de uma nova era de dispositivos eletrônicos baseados em proteínas", disse Yao.