Biocélula usa suor da pele para gerar energia

Redação do Site Inovação Tecnológica 

Esta pequena seção de biocélula consegue gerar energia suficiente para alimentar pequenos dispositivos portáteis. [Imagem: UCSD]

Energia do suor

Este pequeno adesivo, projetado para ser colado sobre a pele, é uma célula a combustível capaz de gerar energia usando como combustível o suor humano.

A biocélula gera 10 vezes mais energia por área superficial do que qualquer dispositivo desse tipo já demonstrado.

Isso já é energia suficiente para alimentar uma série de equipamentos eletrônicos de vestir, como monitores de saúde, rádios bluetooth ou pequenas lanternas de LED, para sinalização de ciclistas e corredores à noite, por exemplo.

As células de biocombustível são equipadas com uma enzima que oxida o ácido lático presente no suor humano para gerar eletricidade. O anodo e catodo são feitos de nanotubos de carbono dispostos em uma matriz 3D.

Para que a estrutura se torne compatível com a elasticidade da pele humana, esses eletrodos são dispostos em uma matriz de polímero seguindo uma estrutura "ilha e ponte", em que seções mais densas do material são conectadas a outras por seções mais finas em formato de mola. Metade dos pontos mais densos formam o anodo e a outra metade forma o catodo.

Estrutura da célula alimentada por biocombustível humano. [Imagem: UCSD]

Célula a biocombustível

Para aumentar a densidade de energia da biocélula, Amay Bandodkar e seus colegas da Universidade da Califórnia em San Diego tiveram que encontrar a combinação exata de materiais nos pontos e nas pontes.

Além disso, recobrir a estrutura com uma camada de nanotubos de carbono permitiu carregar cada ponto anódico com mais enzima que reage com o ácido lático e mais óxido de prata nos pontos catódicos e ainda otimizou a taxa de transferência de elétrons.

Como a energia gerada flutua com a quantidade de suor produzida pelo usuário, a biocélula foi conectada a um conversor DC/DC, que equaliza a saída, disponibilizando energia com potência e tensão constantes.

O resultado foi ótimo, mas ainda há desafios a vencer para se chegar a dispositivo prático. Por exemplo, o óxido de prata usado no catodo é sensível à luz, degradando-se com o tempo. Além disso, o ácido lático no suor se dilui ao longo do tempo, o que significa que a biocélula gera uma quantidade decrescente de energia.

Bibliografia:

Soft, stretchable, high power density electronic skin-based biofuel cells for scavenging energy from human sweat
Amay J. Bandodkar, Jung-Min You, Nam-Heon Kim, Yue Gu, Rajan Kumar, A. M. Vinu Mohan, Jonas Kurniawan, Somayeh Imani, Tatsuo Nakagawa, Brianna Parish, Mukunth Parthasarathy, Patrick P. Mercier, Sheng Xu, Joseph Wang
Energy & Environmental Science
Vol.: 10 (7): 1581
DOI: 10.1039/c7ee00865a