Natureza tem rede elétrica que pode ser turbinada com luz

O mundo natural possui sua própria rede elétrica, composta por uma teia global de minúsculos nanofios gerados por bactérias, no solo e nos oceanos, que respiram exalando o excesso de elétrons.

Pesquisadores descobriram agora que a luz é um elemento crucial na geração dessa atividade eletrônica dentro dessas colônias de bactérias.

Quando os nanofios produzidos por bactérias foram expostos à luz, isso gerou um aumento de até 100 vezes na condutividade elétrica dessa rede natural.

“Os aumentos dramáticos de corrente nos nanofios expostos à luz mostram uma fotocorrente estável e robusta, que persiste por horas,” contou o professor Nikhil Malvankar, da Universidade de Yale, nos EUA, que já vem há alguns anos estudando como aproveitar os fios elétricos das bactérias em uma nova bioeletrônica.

Esta descoberta torna ainda mais promissoras essas formas inovadoras de explorar essa corrente elétrica oculta na natureza para uma variedade de propósitos, desde a eliminação de resíduos de risco biológico até a criação de novas fontes de combustíveis renováveis.

Experimento que testou os nanofios bacterianos, vistos à direita em fotos feitas por microscopia.
[Imagem: Jens Neu et al. – 10.1038/s41467-022-32659-5]

Fotossíntese metálica

Quase todos os seres vivos respiram oxigênio para se livrar do excesso de elétrons gerados durante a conversão de nutrientes em energia. Sem acesso ao oxigênio, no entanto, as bactérias que vivem nas profundezas dos oceanos ou enterradas no subsolo desenvolveram uma maneira de “respirar minerais” por meio de minúsculos filamentos de proteína, chamados nanofios.

A novidade é que, quando as bactérias foram expostas à luz, observou-se um aumento surpreendente na corrente elétrica trafegando pelos nanofios – surpreendente porque a maioria das bactérias testadas vive nas profundezas do solo, longe do alcance da luz. E essa otimização energética faz com que as bactérias produtoras de nanofios cresçam muito mais rapidamente.

Os pesquisadores Jens Neu e Catharine Shipps se debruçaram sobre o fenômeno e concluíram que uma proteína conhecida como citocromo OmcS – que compõe os nanofios bacterianos e que contém metal em sua estrutura – atua como um fotocondutor natural: Os nanofios facilitam muito a transferência de elétrons quando os biofilmes são expostos à luz.

“É uma forma completamente diferente de fotossíntese,” disse Malvankar. “Aqui, a luz está acelerando a respiração das bactérias devido à rápida transferência de elétrons entre os nanofios.”

A equipe já está trabalhando em maneiras de explorar essa condutividade elétrica bacteriana otimizada para melhorar os componentes optoeletrônicos, que fazem uma junção entre a eletrônica e a fotônica em inúmeros campos, dos sensores aos computadores acionados por luz. Eles também acreditam que essa rede elétrica da natureza possa ser usada para capturar metano, um gás de efeito estufa conhecido por ser um contribuinte significativo para a mudança climática global.