Durante muito tempo pensou-se que os microrganismos eram maléficos. No entanto, nos últimos anos, a biotecnologia tem demonstrado que eles podem ser muito úteis, pois apresentam diferentes aplicações em vários segmentos de actividade, como agricultura, saúde, indústria e bio-remediação. Para além destas aplicações, alguns estudos sugerem a utilização de microrganismos para a produção de energia eléctrica.

Várias pesquisas efectuadas sugerem que a geração de electricidade com a utilização de microrganismos pode estar muito mais perto de uma aplicação prática do que se previa possível, pois foram conseguidos avanços significativos na compreensão deste tipo de células de combustível que recorrem a microrganismos. Numa célula microbiológica o mecanismo que ocorre é complexo e envolve muitas reacções catalisadas por enzimas.

Os seres vivos ao metabolizarem os alimentos utilizam a energia libertada pela oxidação de substâncias ricas em energia, como, por exemplo, os hidrocarbonetos. Esta reacção pode ser traduzida pela seguinte equação química: C6H12O6+ 6 O2→  6 CO2+ 6 H2O. O processo avança com a intervenção de uma série de intermediários e envolve sucessivas oxidações e reduções, assemelhando-se a um mecanismo electroquímico.

A célula de combustível microbiológica é um dispositivo que faz a conversão de energia química em energia eléctrica. Esta célula é constituída por dois compartimentos (ânodo e cátodo), separados por uma membrana de troca iónica. No ânodo, os microrganismos oxidam a matéria orgânica, gerando electrões e protões. Os protões são transferidos para o cátodo através da membrana de troca iónica e os electrões são conduzidos através de um circuito externo. O fluxo de electrões corresponde à electricidade gerada pela pilha. O circuito eléctrico fica completo com a presença de um segundo eléctrodo (positivo) externo ao sistema biológico, que irá captar os electrões. A substância a utilizar neste segundo eléctrodo – o cátodo, poderá ser oxigénio; no entanto, será mais conveniente utilizar um reagente simples, sólido, solúvel, como o hexacianoferrato (III) de potássio. Neste caso, a reacção que ocorre no cátodo é: Fe(CN)63- + 1e-→ Fe(CN)64-.

A maioria das células de combustível microbiano são electroquimicamente inertes e, por esse motivo, é necessário recorrer a mediadores, tais como quinonas, azul-de-metileno, vermelho neutro, entre outros. Estes mediadores têm como função capturar os electrões dos microrganismos e transferi-los para os eléctrodos. As células que não contêm nenhum tipo de mediador produzem uma corrente muito fraca, resultante da energia armazenada pelos microrganismos. A produção de corrente eléctrica, por parte desta célula, pode ser detectada através da introdução no circuito de um amperímetro ou um multímetro, ou, ainda, intercalando lâmpadas, bem como, pequenos motores.

Muitos tipos de microrganismos são eficazes em células de combustível. De facto, um microrganismo, tal como diferentes espécies de bactérias e leveduras, poderá consumir quase todos os tipos de compostos de carbono que existem na natureza, embora, muitas vezes, o mecanismo de transformação destes compostos seja desconhecido. Poderão ser utilizados outros hidrocarbonetos para além da glicose, como sacarose e celulose e, ainda, ácidos gordos voláteis, álcoois ou proteínas. O tipo de substrato vai influenciar o rendimento obtido.

O máximo de eficiência da célula de combustível microbiológica, prevista através da taxa de respiração dos microrganismos, é de cerca de 1A de corrente por grama de microrganismos. As células de energia microbiana têm diversas aplicações no quotidiano. A principal é a produção de energia eléctrica, partindo de qualquer composto orgânico. Na natureza existem muitas formas, bastante acessíveis, deste tipo de matérias oxidáveis, quer na agricultura, quer na indústria.

Esta célula poderá ser utilizada em estações de tratamento de água, uma vez que as bactérias consomem os resíduos das águas e obtêm energia a partir dela. Os estudos existentes actualmente referem a importância destas células para gerar electricidade a partir de águas de esgotos. Estas para além de gerarem electricidade eliminam os resíduos. Ainda há muito trabalho a desenvolver nesta área de investigação. Para além disso, os custos para ampliar a tecnologia das células de combustível microbiano são incertos. O investimento que terá que ser feito nesta área estará dependente de questões económicas e políticas.

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