Dispositivo Bio-Piezoelétrico de Semente de Mimosa: Uma Solução Inovadora e Ecológica
Atualmente, muitos dos geradores de energia utilizados na indústria eletrônica são baseados em materiais piezoelétricos inorgânicos, que não são biocompatíveis e podem agravar os problemas ambientais. Em busca de alternativas seguras, pesquisadoras e engenheiros químicos têm desenvolvido dispositivos que não só geram energia para implantes médicos, wearables e robôs, mas que também são sustentáveis e minimizam os impactos ambientais.
Uma Tecnologia Baseada em Recursos Naturais
Pesquisadores do Instituto Indiano de Tecnologia desenvolveram um dispositivo inovador utilizando sementes da planta Mimosa pudica. Essa tecnologia une, em um único equipamento, as funções de um nanogerador bio-piezoelétrico e de um supercapacitor auto carregável, proporcionando alta eficiência na conversão e armazenamento de energia.
Funcionamento e Componentes
O dispositivo emprega um hidrogel derivado das sementes de Mimosa para capturar energia mecânica – como a pressão exercida pelo toque dos dedos – e convertê-la em energia elétrica. Durante esse processo, a estrutura molecular dos componentes presentes no pó das sementes, que inclui tubulina, glicosilflavonas, fenóis e outros ligantes contendo grupos –OH, transforma o estresse mecânico em energia elétrica de forma eficiente.
Além da capacidade de gerar energia, o mesmo sistema permite armazená-la por meio de um supercapacitor construído com eletrodos baseados em materiais como RGO/NiZTO. Esse arranjo possibilita que o dispositivo opere de forma autossustentável, integrando a coleta e o armazenamento de energia em um único sistema.
Desempenho e Benefícios
Testes demonstraram que, atuando como nanogerador, o dispositivo atinge uma saída piezoelétrica de aproximadamente 13,5 V e 2,98 μA, superando diversos competidores que utilizam recursos orgânicos. O hidrogel apresenta um coeficiente piezoelétrico de 24 pC/N e uma eficiência de conversão de 40,2%. Já como supercapacitor, o dispositivo demonstra excelente estabilidade, mantendo 87,5% da sua capacitância mesmo após 6.000 ciclos de operação, com uma densidade de energia de 125,4 Wh/kg.
Essa inovação representa um avanço importante para o desenvolvimento de fontes de energia mais seguras e duradouras para dispositivos médicos implantáveis, como marcapassos, e para tecnologias vestíveis, contribuindo para a redução do uso de materiais tóxicos e promovendo sistemas de energia mais circulares.
Perspectivas Futuras
Os pesquisadores planejam aprimorar ainda mais a resposta piezoelétrica do dispositivo e ampliar os métodos de síntese de maneira econômica e escalável. Além disso, há estudos em andamento para integrar o dispositivo a sistemas híbridos, combinando a coleta de energia piezoelétrica com a extração de energia triboelétrica e solar, ampliando o leque de aplicações em protótipos práticos para dispositivos médicos e wearables.
