Bio-baterias

Biobaterias: Usando Bactérias para Produzir Eletricidade

Biobaterias ou bio-pilhas:  Um avanço importante no desenvolvimento de biobaterias foi  anunciado esta semana com a publicação dos resultados de uma pesquisa confirmando que bactérias Shewanella oneidensis podem produzir eletricidade quando em contato com uma superfície mineral

Como mostramos em artigo anterior, foi descoberta desde algum tempo a exata estrutura molecular das proteínas, que permitem que as células bacterianas transfiram carga elétrica.

A descoberta significou que os cientistas podem agora começar a desenvolver formas de bactérias ligadas diretamente a eletrodos, ou seja a criação de eficientes células de combustível microbiano ou “biobaterias”.

Esta semana mais um passo importante foi dado para o real desenvolvimento e produção de “bio-pilhas” ou biobaterias (bio-baterias).

Biobaterias – Bactérias Shewanella Produzindo Eletricidade quando em Contacto com uma Superfície Mineral.

Biobaterias – Bactérias Shewanella Produzindo Eletricidade com os Nanowires Apliados a Direita (crédito: National Academy of Sciences -PNAS )

Biobaterias – Bactérias Shewanella Produzindo Eletricidade com os Nanofios Elétricos Apliados a Direita (crédito: National Academy of Sciences -PNAS )

Uma nova pesquisa, publicada esta semana nos anais da revista da National Academy of Sciences dos EUA, determinou que bactérias Shewanella produzem eletricidade quando certas proteínas presentes nas suas membranas celulares entram em contacto com uma superfície mineral.

Estas proteínas podem liberar elétrons através de uma membrana a um ritmo rápido o suficiente para produzir a energia que a bactéria precisa para sobreviver.

Cientistas têm conhecimento recente que uma família de bactérias marinhas conhecidas como Shewanella oneidensis, encontrado em sedimentos do mar e em solos profundos, podem criar correntes elétricas ou eletricidade quando em contacto ou  expostas a metais pesados como ferro e manganês.

Assim como os seres humanos respiram oxigênio e usam o CO2 para gerar energia, a bactéria Shewanella pode usar minerais como óxido de ferro para sua respiração, segundo os cientistas afirmam no trabalho.

Estas bactérias são conhecidas por produzir uma corrente de elétrons através de suas membranas celulares, “mas como ocorre essa transferência de elétrons de bactérias para minerais ainda não é bem compreendida,” dizem os cientistas.

Existem duas principais possibilidades de como isso acontece: as proteínas de membrana podem transferir elétrons diretamente para a superfície mineral, ou as proteínas podem usar outras moléculas para ajudá-las a transportar eléctrons através da membrana celular.

Para entender como as proteínas da membrana dessas bactérias produzem uma corrente elétrica, pesquisadores criaram uma estrutura semelhante a uma bolha de moléculas impregnadas com estas proteínas. Estas bolhas imitaram a membrana da célula da bactéria.

É muito mais fácil estudar essas bolhas do que as reais células bacterianas, que estão cheias de outras estruturas, dizem os cientistas. Os experimentos também foram executados em um ambiente livre de oxigênio, uma vez que o oxigênio pode interferir com as reações químicas.

As bolhas continham em seu interior eléctrons doadores e foram expostas ou colocadas em contato com um mineral de ferro na sua parte externa. Em seguida, os pesquisadores mediram a velocidade da corrente elétrica que se desenvolveu através da membrana.

A velocidade desta corrente foi muito rápida, rápido o suficiente para sugerir que a bactéria usa esse mecanismo para criar suas correntes elétricas na natureza.

“Nossa pesquisa mostra que estas proteínas podem diretamente ‘tocar’ na superfície mineral e produzirem uma corrente elétrica. Isto significa que é possível que as bactérias sejam colocadas na superfície de um metal ou mineral e conduzir eletricidade através de suas membranas celulares,” afirmou um dos cientistas.

Entendendo como funciona estas bactérias, poderia permitir aos cientistas desenvolverem biobaterias que poderiam, por exemplo, armazenar energia para sensores em ambientes remotos.

Por outro lado, o processo inverso — colocar eletricidade para as bactérias — poderia ser usado para fazer com que as bactérias se tornem fábricas de materiais úteis e importantes usados nas indústrias.

Biobaterias já estão sendo desenvolvidas em várias partes do mundo. A próxima pergunta é como este vaivém de elétrons nas proteínas se encaixam em todo o sistema, não apenas dentro de bolhas em laboratório, afirmam os cientistas do projeto.

Como tudo em ciência, quando abrimos um portão, centenas outros aparecem na nossa frente. Contudo, é assim que se chega às grandes descobertas e contribuições científicas que beneficiam a humanidade. Biobaterias estão na pauta para ser uma a mais.

 Fonte: Electrically conductive bacterial nanowires produced byShewanella oneidensis strain MR-1 and other microorganisms

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