Reator bio-híbrido a energia solar será útil em Marte e na Terra

Redação do Site Inovação Tecnológica

Esta é a biofábrica a energia solar, cujos trabalhadores são bactérias.
[Imagem: Peidong Yang/UC Berkeley]

Híbrido orgânico-inorgânico

Químicos da Universidade de Berkeley, nos EUA, criaram este biorreator para produzir matérias-primas que possam ser utilizadas em Marte ou na Lua, mas descobriram que ele pode ser bem útil aqui na Terra também.

O sistema híbrido usa nanofios de silício para capturar a energia solar e transferi-la para bactérias que transformam dióxido de carbono (CO2) e água em moléculas orgânicas e oxigênio.

Em Marte ou na Lua, ele forneceria aos colonos matéria-prima para fabricar compostos orgânicos que variam de combustíveis a medicamentos, sendo que sua eficiência é maior que a eficiência fotossintética da maioria das plantas.

E, aqui na Terra, esse sistema bio-híbrido pode remover o dióxido de carbono da atmosfera.

Energia solar e bactérias

Os nanofios de silício - fios com alguns nanômetros de diâmetro - estão sendo pesquisados há bastante tempo para o desenvolvimento de células solares e na chamada fotossíntese artificial porque eles funcionam como minúsculas antenas, que captam a energia do Sol e liberam elétrons.

"Em Marte, cerca de 96% da atmosfera é CO2. Basicamente, tudo o que você precisa é desses nanofios semicondutores de silício para absorver a energia solar e transmiti-la a esses micróbios para que eles façam a química para você. Para uma missão espacial profunda, você se preocupa com o peso da carga útil, e os sistemas biológicos têm a vantagem de se autorreproduzirem: você não precisa enviar muito deles para lá. É por isso que nossa versão bio-híbrida é altamente atraente," disse o professor Peidong Yang.

Em seu protótipo mais recente, a equipe conseguiu colonizar uma floresta de nanofios com a bactéria Sporomusa ovata, atingindo uma eficiência recorde de conversão, com 3,6% da energia solar que entra no sistema sendo convertida e armazenada em ligações de carbono. Isso é quase 10 vezes mais do que o primeiro protótipo apresentado pela equipe há cinco anos, um biorreator de fotossíntese artificial com uma eficiência de 0,4%.

As bactérias colonizam a floresta de nanofios, que funcionam como antenas para capturar a luz solar.
[Imagem: Peidong Yang/UC Berkeley]

Acetato e oxigênio

Com a bactéria utilizada neste protótipo, o sistema produz uma molécula de dois átomos de carbono chamada acetato - essencialmente ácido acético, ou vinagre.

Moléculas de acetato podem servir como blocos de construção para uma variedade de moléculas orgânicas, de combustíveis e plásticos a medicamentos. Além disso, vários outros produtos orgânicos à base de acetato podem ser fabricados dentro de outros organismos geneticamente modificados, como bactérias ou leveduras.

Um subproduto muito desejável da reação é o oxigênio, que poderá ser usado para alimentar uma atmosfera artificial.

Em relação ao uso do sistema aqui na Terra, a eficiência alcançada chega bem perto da planta que melhor converte o CO2 em açúcar, a cana-de-açúcar, que atinge uma eficiência entre 4 e 5%.

Bibliografia:

Artigo: Close-Packed Nanowire-Bacteria Hybrids for Efficient Solar-Driven CO2 Fixation
Autores: Yude Su, Stefano Cestellos-Blanco, Ji Min Kim, Yue-xiao Shen, Qiao Kong, Dylan Lu, Chong Liu, Hao Zhang, Yuhong Cao, Peidong Yang
Revista: Joule
DOI: 10.1016/j.joule.2020.03.001