Investigadores britânicos afirmam que células de combustível a funcionar a partir de urina podem gerar corrente elétrica e recuperar nutrientes essenciais diretamente de dejetos humanos e animais. O desenvolvimento desta tecnologia pode fazer com que o tratamento de águas residuais se torne mais fácil e barato, proporcionando uma fonte abundante de energia, gerada localmente.
A equipa proveniente do Laboratório de Robótica de Bristol desenvolveu células microbianas de combustível, que utilizam bactérias para cindir moléculas orgânicas e gerar eletricidade – processo químico que pode ser executado com as moléculas orgânicas encontradas na urina, tais como ácido úrico, creatinina e péptidos de pequena dimensão.
A investigação de bactérias apropriadas para cindir essas moléculas foi relativamente fácil – as estações de tratamento de águas residuais usam rotineiramente bactérias para o fazer. No entanto, o ponto crucial é que os atuais processos são altamente energéticos e a abordagem das células de combustível poderiam transformá-los em processos de produção de energia elétrica.
As bactérias formam um biofilme sobre a superfície do ânodo da célula de combustível e fazem passar eletrões para o elétrodo, à medida que metabolizam as moléculas de combustível na urina. A equipa descobriu que células menores possuem maior densidade energética. Uma só célula pode produzir uma corrente de 0,25 mA, durante 3 dias, a partir de 25 mL de urina, pelo que centenas ou milhares de células de combustível deste tipo poderiam metabolizar as grandes quantidades de urina disponíveis em habitações próprias, quintas ou casas de banho públicas.
Em comparação com as águas residuais, a inexistência de substâncias sólidas na urina – que poderia entupir as células de combustível – é, neste sistema, uma vantagem significativa. Contudo, existem questões que dificultam a implementação destas dinâmicas. Em primeiro lugar, a mudança social necessária para que as pessoas se sensibilizem a separar a sua urina e, em segundo, as despesas económicas envolvidas na implementação deste processo.
Algumas investigações têm estudado os processos de eletrólise da ureia a partir de células de combustível em águas residuais, formando hidrogénio ou peróxido de hidrogénio. Estes produtos, economicamente interessantes, ajudariam a equilibrar os custos do dispositivo. No entanto, as bactérias da célula de combustível não conseguem metabolizar ureia como combustível, de modo que poderia ser possível passar, inicialmente, a urina através de uma célula eletrolítica para gerar hidrogénio e, em seguida, através da célula de combustível para gerar eletricidade a partir de outros compostos orgânicos.
Além da produção de energia, a equipa afirma que as suas células poderiam ajudar a recuperar os nutrientes essenciais a partir dos resíduos da urina. A urina é particularmente problemática no tratamento de águas residuais, uma vez que não só contêm compostos orgânicos, mas também níveis elevados de azoto, fósforo e potássio.
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I Ieropoulos, J Greenman and C Melhuish, Phys. Chem. Chem. Phys., 2011, DOI: 10.1039/c1cp23213d
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