Como este molusco gigante supera (de longe) os melhores painéis solares?

Os pesquisadores de Yale estão se inspirando em uma fonte inesperada para melhorar a eficiência dos painéis solares: os mariscos gigantes (tridacna gigas) do Pacífico Ocidental. Esses moluscos, que vivem nos recifes de corais tropicais, podem muito bem mudar nossa abordagem sobre a energia solar.


Os mariscos gigantes não fazem fotossíntese por si mesmos, mas abrigam algas simbióticas em seu manto, que realizam a fotossíntese para eles. Essas algas, chamadas zooxantelas, vivem em simbiose com os mariscos e fornecem nutrientes ao animal através da fotossíntese. Em troca, o marisco oferece um ambiente protegido e acesso à luz solar para as algas.

Esses mariscos gigantes possuem uma arquitetura interna sofisticada, feita de colunas verticais cobertas por uma fina camada que difunde a luz. Esta configuração, segundo os pesquisadores, pode fazer dos mariscos os sistemas de captação de energia solar mais eficientes do mundo.

Alison Sweeney, professora associada em Yale, explica que apesar de estarem expostos a uma luz solar intensa, os mariscos são na verdade muito escuros por dentro. Essa característica permite uma conversão solar muito mais eficiente do que a das tecnologias atuais.

O estudo publicado na PRX: Energy descreve um modelo analítico para determinar a eficiência máxima dos sistemas fotossintéticos, baseado na geometria e propriedades de difusão de luz dos mariscos. Esta pesquisa faz parte de uma série de estudos que exploram os mecanismos biológicos que podem inspirar novos materiais e designs sustentáveis.

Os mariscos gigantes de Palau, com suas algas simbióticas dispostas em colunas verticais, absorvem a luz solar depois que ela é dispersa por células chamadas iridócitos. Esta disposição permite uma absorção luminosa ideal, pois a luz é uniformemente distribuída ao redor de cada coluna de algas.


O modelo desenvolvido por Sweeney e sua equipe também inclui os comportamentos adaptativos dos mariscos, como sua capacidade de se estender de acordo com as variações da luz solar. Essa adaptação aumenta a eficiência quântica para 67%, contra apenas 14% para sistemas naturais como as folhas verdes em ambientes tropicais.

Uma comparação é feita com as florestas de coníferas boreais, que compartilham mecanismos similares de difusão de luz e geometrias próximas às dos mariscos, atingindo quase a mesma eficiência quântica.

Eficiência quântica

A eficiência quântica é uma medida chave em fotobiologia e física dos semicondutores. Ela representa a capacidade de um sistema em converter fótons em elétrons. No contexto dos sistemas fotossintéticos ou dos painéis solares, esta medida determina a eficiência com a qual a luz absorvida é transformada em energia utilizável.

Mais especificamente, a eficiência quântica é definida como a razão entre o número de fótons convertidos em elétrons e o número total de fótons incidentes no sistema. Por exemplo, uma eficiência quântica de 67% significa que de 100 fótons recebidos, 67 são convertidos em elétrons.

Esta medida é crucial para avaliar e comparar os desempenhos dos sistemas energéticos naturais e artificiais. No caso dos mariscos gigantes estudados, sua estrutura única permite uma eficiência quântica largamente superior à das tecnologias atuais, oferecendo assim pistas para melhorar os dispositivos fotovoltaicos futuros.