O ataque dos cibercóis

Células de combustível (“Fuel Cells”) são dispositivos que produzem eletricidade ao converter a energia química presente em um combustível em eletricidade através de reações químicas com algum tipo de agente catalizador e na presença de O2 ou outro agente oxidante. Os tipos de células de combustível mais conhecidas e mais bem investigadas são os que se utilizam do hidrogênio como combustível básico Este tipo de tecnologia acaba por ser tremendamente atrativa porque as células de combustível produzem eletricidade com muito pouca poluição. Por exemplo, no caso das células baseadas em hidrogênio e oxigênio, utilizadas na geração de eletricidade, estas moléculas combinam-se para formar água, o subproduto final do processo [veja sobre o assunto aqui e aqui] que é altamente inócuo. Diferentemente das baterias, entretanto, as células de combustível demandam uma fonte constante de combustível e oxigênio para que possam funcionar, produzindo eletricidade continuamente durante o tempo que estes elementos estão sendo fornecidos.

Um tipo particular de células de combustível têm atraído atenção especial nas últmas décadas, as chamadas células de combustível biológicas (“biofuel cells”; isto é, “células de biocombustível”) que podem ser definidas como células de combustível baseadas em catálise enzimática durante pelo menos parte da sua atividade, mas que em uma acepção mais ampla podem ser compreendidas com as células de combustível que utilizam biocatalisadores, o que incluiriam também sistemas que utilizam proteínas não-enzimáticas; ou ainda, de maneira ainda mais genérica, como fazem os autores de uma revisão sobre o assunto, as células de combustível biológicas seriam “dispositivos capazes de transformar diretamente energia química em energia eléctrica por meio de reacções electroquímicas que envolvem vias bioquímicas”[1].

Estas considerações nos apontam para uma possibilidade que vem sendo explorada por vários grupos de pesquisadores, isto é, implantar estas células de biocombustível em organismos vivos e usá-los como fontes sustentáveis para o abastecimento de outros dispositivos colocados nestes mesmos seres vivos, uma ideia ainda exótica e muito desafiadora. Na realidade, ainda existem poucos exemplos de células de biocombustível abióticas e baseadas em enzimas que operam em animais in vivo; e, ainda menos, exemplos do implante de eletrodos biocatalíticos e da extração de energia elétrica proveniente dessas células inseridas em seres vivos de pequeno porte [1].

Pesquisadores Norte-Americanos relataram em artigo no Journal of the American Chemical Society, um feito impressionante que avança esta tecnologia. Evgeny Katz e seu time de cientistas da Universidade Clarkson, em Potsdam, Nova York, implantaram minúsculas células de biocombustível capazes de extrair energia elétrica da glicose e do oxigênio sanguíneos de caracóis. Essa é a primeira célula de biocombustível implantada em um caracol e que opera continuamente produzindo energia eléctrica por um longo período de tempo e que pôde ser extraída. Os animais que sobrevivem alimentados basicamente de cenouras vivem por cerca de seis meses [2,3,4].

Os pequenos gastrópodes ciborgues são, portanto, “dispositivos” biotecnológicos vivos capazes de regenerar a glicose consumida pelos eletrodos biocatalítico, e após alimentação e descanso apropriados, voltarem a produzir de novo quantidades de energia elétrica capazes de sustentar vários dispositivos  bioeletrônicos pequenos. A quantidade de energia produzida por estas células ainda é muito pequena sendo limitada pelos tamanhos dos eletrodos e a capacidade de renovar a glicose e o oxigênio, por parte dos animais que os hospedam, mas experimentos bem sucedidos têm sido descritos com outros invertebrados, o que mostra que ainda há muito em que avançar no campo [2].

Este tipo de tecnologia tem atraído inclusive os setores do departamento de defesa dos EUA que patrocinam uma iniciativa multi-universidades de pesquisa e desenvolvimento deste tipo de dispositivos que poderiam alimentar microssensores em insetos e outros pequenos animais usados para espionagem, rastreamento e averiguação de localidades de interesse. Mas esta mesma tecnologia pode ser utilizada com fins mais benignos, como a alimentação de dispositivos médicos como marcapassos, neuropróteses etc a partir da própria glicose e O2 produzidos pelos pacientes humanos [3, 5].

O campo é vasto e as aplicações são muitas. Agora resta-nos esperar para ver no que vai dar.

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Referências:

  1. Bullen RA, Arnot TC, Lakeman JB, Walsh FC. Biofuel cells and their development. Biosens Bioelectron. 2006 May 15;21(11):2015-45. Epub 2006 Mar 29. Review. PubMed PMID: 16569499.

  2. Halámková L, Halámek J, Bocharova V, Szczupak A, Alfonta L, Katz E. Implanted Biofuel Cell Operating in a Living Snail. J Am Chem Soc. 2012 Mar 8. [Epub ahead of print] PubMed PMID: 22401501.

  3. Van Noorden, Richard Cyborg snails power up Nature News 12 March 2012 Nature doi:10.1038/nature.2012.10210

  4. Scudellari, Megan Electric Molluscs The Nutshell The Scientist March 14, 2012.

  5. Cohen, David Power from the people BBC News Technology Reporter 17 October 2011 [Last updated at 02:41 GMT]

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