Pesquisadores criam células de combustível microbianas para gerar energia em sensores subaquáticos

Pesquisadores da Michigan Tech desenvolveram células de combustível microbianas (MFCs) capazes de prolongar a autonomia de sensores subaquáticos ao gerar eletricidade a partir de matéria orgânica e biomassa marinha microscópica. Integrado ao programa BLUE da DARPA, o sistema visa substituir a dependência de baterias, eliminando a necessidade de operações onerosas de recuperação e troca de componentes em sensores oceânicos.

A tecnologia utiliza bactérias que, durante seu metabolismo natural, transferem elétrons entre ânodo e cátodo para criar corrente elétrica. Para viabilizar o funcionamento em ambiente marinho, onde a concentração de matéria orgânica é menor do que em estações de tratamento de resíduos e os altos níveis de oxigênio interferem na geração de energia, a equipe implementou carvão ativado granulado em células tubulares. Esse material concentra a matéria orgânica e serve de base para a formação de biofilmes, permitindo que os microrganismos mantenham a produção energética mesmo em condições oxigenadas.

O design do sistema foi aprimorado para aumentar a eficiência e facilitar a instalação por meio de unidades modulares e empilháveis, compostas por placas e bombas individuais. Por ser projetado para operar totalmente submerso, o dispositivo dispensa a manutenção humana ou o aproveitamento da energia das ondas superficiais.

A eficácia do protótipo foi validada em testes na Baía de Chesapeake, onde o sistema produziu eletricidade continuamente durante 30 dias de implantação. Avaliações posteriores na Baía de Galveston confirmaram a viabilidade da tecnologia, com três de quatro unidades operando com sucesso.

A aplicação dessas células de combustível abrange redes acústicas, monitoramento ecológico — incluindo a observação de migrações e condições ambientais — e defesa naval. Para expandir a utilidade da descoberta, os pesquisadores criaram modelos preditivos que cruzam dados de laboratório, experimentos de campo e sensoriamento remoto para estimar a capacidade de geração energética em regiões costeiras ao redor do mundo.

Como etapa seguinte, a equipe planeja instalar 10 células de combustível microbianas na Baía de Chesapeake. O objetivo é analisar o desempenho do sistema a longo prazo para determinar se a tecnologia consegue sustentar operações subaquáticas durante um ano completo.