Sony desenvolve biobateria gerando eletricidade a partir de açúcar

Por

Publicados

Flipboard

Reddit

Pinterest

Whatsapp

Whatsapp

E-mail

Atinge a maior potência do mundo para biobaterias do tipo passivo

A Sony anunciou hoje o desenvolvimento de uma biobateria1 que gera eletricidade a partir de hidratos de carbono (açúcar) utilizando enzimas como catalisador, através da aplicação de princípios de geração de energia encontrados em organismos vivos.

As células de teste desta biobateria alcançaram uma potência de 50 mW, atualmente o nível mais alto do mundo2 para biobaterias do tipo passivo3. A saída dessas células de teste é suficiente para alimentar a reprodução de música em um Walkman com memória.

4 protótipos de unidades de biobateria (esquerda) conectadas ao Walkman para reprodução

Para obter a maior produção de energia do mundo, a Sony desenvolveu um sistema de decomposição do açúcar para gerar eletricidade que envolve a imobilização eficiente de enzimas e do mediador (materiais de condução eletrônica), mantendo a atividade das enzimas no ânodo. A Sony também desenvolveu uma nova estrutura de cátodo que fornece oxigênio de forma eficiente ao eletrodo, garantindo ao mesmo tempo que o conteúdo adequado de água seja mantido. A otimização do eletrólito para essas duas tecnologias permitiu que esses níveis de potência fossem alcançados.

O açúcar é uma fonte de energia natural produzida pelas plantas através da fotossíntese. É, portanto, regenerativo e pode ser encontrado na maior parte das áreas do planeta, sublinhando o potencial das biobaterias à base de açúcar como um dispositivo energético ecologicamente correto do futuro.

A Sony continuará o desenvolvimento de sistemas de imobilização, composição de eletrodos e outras tecnologias para melhorar ainda mais a produção de energia e a durabilidade, com o objetivo de realizar aplicações práticas para essas biobaterias no futuro.

Os resultados da pesquisa aqui apresentados foram aceitos como um artigo acadêmico no 234º Encontro e Exposição Nacional da American Chemical Society em Boston, MA, EUA, e foram anunciados às 11h, horário local, em 22 de agosto de 2007.

O mecanismo de biobateria

A biobateria recentemente desenvolvida incorpora um ânodo que consiste em enzimas de digestão de açúcar e um mediador, e um cátodo que compreende enzimas redutoras de oxigênio e um mediador, em ambos os lados de um separador de celofane. O ânodo extrai elétrons e íons de hidrogênio do açúcar (glicose) por meio de oxidação enzimática da seguinte forma: Glicose -> Gluconolactona + 2 H+ + 2 e– O íon hidrogênio migra para o cátodo através do separador. Uma vez no cátodo, os íons de hidrogênio e os elétrons absorvem o oxigênio do ar para produzir água: (1/2) O2 + 2 H+ + 2 e– -> H2O Através deste processo de reação eletroquímica, os elétrons passam pelo circuito externo para gerar eletricidade.

Principais conquistas desta pesquisa e desenvolvimento de biobaterias

1) Tecnologia para melhorar a imobilização de enzimas e mediador no eletrodo

Para que ocorra uma digestão eficaz da glicose, o ânodo deve conter uma alta concentração de enzimas e mediadores, com sua atividade retida. Esta tecnologia utiliza dois polímeros para fixar esses componentes ao ânodo. Cada polímero tem carga oposta, de modo que a interação eletrostática entre os dois polímeros protege efetivamente as enzimas e o mediador. O equilíbrio iônico e o processo de imobilização foram otimizados para extração eficiente de elétrons da glicose.

2) Estrutura catódica para absorção eficiente de oxigênio

O conteúdo de água dentro do cátodo é vital para garantir condições ideais para a redução enzimática eficiente de oxigênio. A biobateria emprega eletrodos de carbono porosos contendo a enzima imobilizada e o mediador, que são particionados usando um separador de celofane. A otimização da estrutura e do processo deste eletrodo garante a manutenção dos níveis de água adequados, aumentando a reatividade do cátodo.

3) Otimização de eletrólitos para atender à estrutura da célula da biobateria