Cientista criam células de combustível microbianas capazes de gerar energia a partir do solo, com isso a computação sustentável do futuro poderá ser alimentada por ambientes sujos
Células de combustível microbianas (SMFC)
Uma nova pesquisa da Northwestern University, UC San Diego e Georgia Tech apresenta uma visão promissora para o futuro da computação sustentável – usando energia gerada a partir do solo (Yen et al., 2023). Os pesquisadores desenvolveram protótipos de Células de Combustível Microbianas de Solo (Soil Microbial Fuel Cells – SMFC) que podem coletar eletricidade de micróbios naturalmente presentes no solo. Essas SMFCs oferecem uma fonte de energia renovável para alimentar pequenos dispositivos eletrônicos sem depender de baterias ou painéis solares.
“A degradação climática causada pelo homem e a explosão de lixo eletrônico empurraram a comunidade de computação a explorar alternativas fundamentais aos dispositivos de computação onipresentes movidos a bateria que precisam de substituição e recarga constantes”, explicam os pesquisadores. “As SMFCs oferecem grande potencial como uma fonte de energia renovável em aplicações onde as baterias químicas e os painéis solares são inadequados, como em infraestruturas verdes, zonas úmidas ou subterrâneas” (Yen et al., 2023).
Desempenho e desafios
No entanto, o desempenho das Células de Combustível Microbianas de Solo é altamente suscetível a variações na umidade do solo, o que tem dificultado seu uso prático. Através de um processo de design iterativo de 2 anos, com 4 protótipos diferentes, os pesquisadores desenvolveram uma SMFC aprimorada que pode operar com 4% menos umidade que as células padrão. Isso aumenta significativamente a disponibilidade da SMFC como fonte confiável de energia.
“Nossa SMFC de design aprimorado permitiu 40% mais operações de computação para sistemas digitais e 120% mais tempo de execução para sistemas analógicos em simulação” explica Bill Yen, estudante de doutorado em Northwestern. “Isso aproxima a comunidade de computação ubíqua da visão de dispositivos computacionais perpétuos movidos pelo solo, o que possibilitaria monitoramento ambiental confiável em tempo real para direcionar decisões políticas e de engenharia.”, completa.
Avanços e perspectivas
Além de proporcionar designs de SMFCs reproduzíveis e acessíveis, os pesquisadores também estabeleceram um arcabouço experimental para testar e depurar as Células de Combustível Microbianas de Solo de forma sistemática. Eles afirmam que aumentar a transparência e reprodutibilidade de experimentos com SMFCs engajará mais especialistas de diversas áreas para concretizar a visão de computação movida pelo solo.
Os pesquisadores observam que, embora os protótipos atuais ainda precisem de aprimoramento, eles já podem alimentar sensores analógicos sem fio de baixíssimo consumo de forma contínua. Isso traz novas capacidades de sensoriamento a aplicações como monitoramento ambiental, onde as Células de Combustível Microbianas de Solo podem prosperar. Com mais pesquisas nas próximas décadas, nosso lixo e ambiente sujo pode um dia alimentar a computação sustentável do futuro.
A pesquisa completa “Soil-Powered Computing: The Engineer’s Guide to Practical Soil Microbial Fuel Cell Design” foi publicada pela Revista Científica Proceedings of the ACM on Interactive. Clique aqui para acessar.
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