DARPA testa sistema de energia para sensores subaquáticos com água do mar

DARPA testa sistema de energia para sensores subaquáticos com água do mar

Pesquisadores da Michigan Technological University estão a desenvolver células a combustível microbianas subaquáticas capazes de alimentar sensores marinhos ao aproveitar a matéria orgânica que já existe na própria água do mar.

Programa DARPA BLUE e a necessidade de autonomia

A iniciativa integra o programa DARPA BLUE (BioLogical Undersea Energy), cuja meta é criar fontes de energia autónomas para sensores subaquáticos de longa duração. Hoje, a maioria desses equipamentos depende de baterias e, quando elas acabam, a substituição exige recuperar o dispositivo à superfície - um processo caro e operacionalmente complexo.

Como funcionam as células a combustível microbianas

O conceito central é o das células a combustível microbianas: sistemas nos quais bactérias "processam" compostos orgânicos dissolvidos na água e, durante a sua atividade biológica, libertam eletrões. O dispositivo capta esses eletrões e converte esse fluxo em corrente elétrica.

Em comparação com fontes de alimentação convencionais, não há necessidade de levar um stock separado de combustível, porque os insumos de que o sistema precisa já estão disponíveis no ambiente ao redor.

Desafios no oceano e a solução com carvão ativado

O obstáculo é que, no oceano, a concentração de matéria orgânica é muito mais baixa do que em contextos como águas residuais, onde essa tecnologia costuma ser aplicada com maior frequência. Soma-se a isso outra dificuldade: a alta presença de oxigénio, que interfere no desempenho das bactérias.

Para contornar esses pontos, a equipa passou a usar carvão ativado granulado no interior de células tubulares. Esse material ajuda a concentrar os compostos orgânicos, oferece uma superfície para a formação de biofilmes bacterianos e aumenta a geração de eletricidade mesmo em condições com oxigénio.

Ensaios em campo e próximos passos do projeto

Os protótipos já foram avaliados em ambiente real. Na Baía de Chesapeake, o sistema permaneceu submerso por cerca de 30 dias e continuou a produzir eletricidade. Já na Baía de Galveston, foi experimentada uma versão modular: três dos quatro módulos conseguiram gerar energia com sucesso.

Segundo os autores, no futuro a tecnologia poderá fornecer energia para sensores subaquáticos, sistemas de monitorização ambiental e redes de sensores acústicos.

A próxima fase prevê testes em maior escala com 10 "células a combustível microbianas" na Baía de Chesapeake (uma reentrância do Oceano Atlântico que avança sobre o continente, situada entre os estados da Virgínia e de Maryland), para avaliar o quão adequada a solução é para operação autónoma prolongada, por até um ano.