As asas da borboleta inspiram uma nova fonte de energia
Inspirados pela formação das asas das borboletas, cientistas estão explorando o potencial energético da quitina e suas possíveis aplicações em biomedicina e na energia.
Metamorfose: é quando a pupa, que antes era larva e depois lagarta, abre pela primeira vez suas asas coloridas e se transforma em borboleta.
Esse processo tem inspirado artistas e filósofos. E agora, também os cientistas, pois esconde, a nível molecular, um poderoso mecanismo de geração de energia que pode abrir enormes possibilidades para a engenharia e a medicina.
À medida que as asas se abrem, o sangue é bombeado pelo corpo da borboleta e o material quitinoso interage com o ambiente, desidrata e se reorganiza para produzir a for��a e a rigidez necessárias para que as asas cumpram sua missão.
Esse delicado mecanismo serviu de inspiração para uma equipe de cientistas da Universidade de Tecnologia e Design de Cingapura (SUTD), que se propôs a provar que filmes quitinosos sensíveis à umidade podem gerar energia mecânica e elétrica trocando água com o meio ambiente, e que essa energia pode ser útil para os seres humanos.
Força e energia autônomas
Para testar a hipótese, os pesquisadores extraíram polímeros de quitina de cascas de camarão descartadas, criando filmes de 130,5 micrômetros de espessura.
Eles examinaram como as forças externas afetam os filmes de quitina, observando mudanças na organização molecular, porcentagem de água e propriedades mecânicas.
Os filmes reorganizados de quitina podem se contrair e relaxar em resposta a mudanças ambientais e sem intervenção adicional, assim como alguns insetos mudam suas conchas em resposta a diferentes condições ambientais. Eles observaram que os filmes quitinosos podiam levantar mais de 4,5 quilos.
Os pesquisadores então anexaram os filmes a um braço mecânico especialmente construído. Ao controlar cuidadosamente a umidade do ambiente e os processos bioquímicos, o braço atingiu uma força de preensão de 18 quilos, o que representa mais da metade da força de preensão de um adulto.
“Mostramos que, mesmo após serem extraídos de fontes naturais, os polímeros quitinosos mantêm sua capacidade natural de vincular diferentes forças, organização molecular e conteúdo de água para gerar movimento mecânico e produzir eletricidade sem a necessidade de uma fonte de energia externa ou sistema de controle", disse o professor Javier Fernández, líder da pesquisa, à Europapress.
Mas os pesquisadores foram além. Eles verificaram que o movimento mecânico dos filmes de quitina, em resposta a mudanças na umidade do ambiente, se converte em corrente elétrica suficiente para alimentar pequenos dispositivos eletrônicos.
O estudo, que foi publicado na revista Advanced Materials Technologies, traz enormes possibilidades para a engenharia e a biomedicina, devido aos possíveis usos em próteses e implantes. Além disso, o estudo acrescenta evidências de que esse polímero pode ser um componente central na transição para um paradigma sustentável, a chamada era dos biomateriais.
“A quitina é usada para muitas funções complexas na natureza, desde a formação das asas dos insetos até a formação das duras conchas protetoras dos moluscos, e tem aplicação direta na engenharia. Nossa capacidade de entender e usar a quitina em sua forma nativa é fundamental para permitir novas aplicações e desenvolvimentos de engenharia dentro de um paradigma de integração verde e de baixo consumo de energia”, disse Fernández.