Pesquisadores da Universidade de Miami desenvolveram um modelo matemático baseado no comportamento das bactérias roxas para otimizar a captação de energia solar. O trabalho está publicado na edição mais recente do periódico Physical Review Letters.
"Essas bactérias estão por aí há bilhões de anos, e seria de imaginar que são organismos realmente simples e que já entendemos tudo sobre elas. No entanto, recentemente descobriu-se que elas adaptam diferentes desenhos de célula, dependendo da intensidade da luz", explica Neil Johnson, que encabeça o grupo interdisciplinar que desenvolve o projeto.
"Nosso estudo desenvolve um modelo matemático que descreve os desenhos que elas adotam e por quê, o que poderá ajudar a projetar dispositivos fotoelétricos".
A energia solar chega à célula em pacotes de energia, os fótons, que são capturados por um mecanismo presente numa estrutura da bactéria chamada membrana fotossintética. Dentro da membrana, a luz é convertida em energia química. O aparato fotossintético tem dois complexos. Um deles captura os fótons e os concentra no segundo, o centro de reação, onde ocorre a conversão em energia química. Quando a luz atinge um desses centros, ele se fecha pelo tempo necessário para realizar a reação.
De acordo com o novo estudo, as bactérias roxas adaptam-se a diferentes intensidades de luz alterando o arranjo entre esses dois mecanismos de captação de luz, mas de um modo contraintuitvo.
"Seria possível imaginar que, quanto mais luz a célula recebe, mais abertos são os centros de reação que têm", disse Johnson. "Mas este não é sempre o caso, porque a cada nova geração, as bactérias roxas criam um design que equilibra a necessidade de maximizar o número de fótons capturados e convertidos em energia química, e a necessidade de proteger a célula de um excesso de energia que poderia danificá-la".
O estudo desenvolve o primeiro modelo analítico que explica a observação e prevê a intensidade crítica de luz, abaixo da qual a célula aumenta a criação dos centros de reação. Este é o ponto de máxima eficiência da célula, porque combina o maior número e a melhor localização dos centros com a menor perda de energia.
Como as bactérias crescem e consertam a si mesmas, os pesquisadores têm a esperança de que a descoberta contribua com o trabalho de cientistas que vêm tentando revestir aparelhos eletrônicos com bactérias especiais que poderiam gerar energia para um circuito elétrico convencional, e guiar a criação de painéis solares adaptáveis a variações de intensidade luminosa.
