Engenheiros do MIT constroem uma bateria

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Os cientistas estimam que mais de 95 por cento dos oceanos da Terra nunca foram observados, o que significa que vimos menos oceano do nosso planeta do que o outro lado da Lua ou a superfície de Marte.

O alto custo de alimentar uma câmera subaquática por um longo período, amarrando-a a um navio de pesquisa ou enviando um navio para recarregar suas baterias, é um grande desafio que impede a exploração submarina generalizada.

Os pesquisadores do MIT deram um passo importante para superar esse problema, desenvolvendo uma câmera subaquática sem bateria e sem fio que é cerca de 100.000 vezes mais eficiente em termos energéticos do que outras câmeras submarinas. O dispositivo tira fotos coloridas, mesmo em ambientes subaquáticos escuros, e transmite dados de imagem sem fio através da água.

A câmera autônoma é alimentada por som. Ele converte a energia mecânica das ondas sonoras que viajam pela água em energia elétrica que alimenta seus equipamentos de imagem e comunicação. Depois de capturar e codificar os dados da imagem, a câmera também utiliza ondas sonoras para transmitir os dados a um receptor que reconstrói a imagem.

Como não precisa de fonte de energia, a câmera pode funcionar por semanas a fio antes de ser recuperada, permitindo aos cientistas procurar novas espécies em partes remotas do oceano. Também poderia ser usado para capturar imagens da poluição dos oceanos ou monitorar a saúde e o crescimento dos peixes criados em fazendas de aquicultura.

“Uma das aplicações mais interessantes desta câmera para mim é no contexto do monitoramento climático. Estamos a construir modelos climáticos, mas faltam dados de mais de 95% do oceano. Esta tecnologia poderia ajudar-nos a construir modelos climáticos mais precisos e a compreender melhor como as alterações climáticas impactam o mundo subaquático”, afirma Fadel Adib, professor associado do Departamento de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação e diretor do grupo Signal Kinetics no MIT Media Lab. e autor sênior de um novo artigo sobre o sistema.

Juntando-se a Adib no artigo estão os co-autores principais e assistentes de pesquisa do grupo Signal Kinetics Sayed Saad Afzal, Waleed Akbar e Osvy Rodriguez, bem como o cientista pesquisador Unsoo Ha e os ex-pesquisadores do grupo Mario Doumet e Reza Ghaffarivardavagh. O artigo foi publicado hoje na Nature Communications.

Ficando sem bateria

Para construir uma câmera que pudesse operar de forma autônoma por longos períodos, os pesquisadores precisavam de um dispositivo que pudesse coletar energia debaixo d'água por conta própria, consumindo muito pouca energia.

A câmera adquire energia por meio de transdutores feitos de materiais piezoelétricos colocados em seu exterior. Os materiais piezoelétricos produzem um sinal elétrico quando uma força mecânica é aplicada a eles. Quando uma onda sonora viajando pela água atinge os transdutores, eles vibram e convertem essa energia mecânica em energia elétrica.

Essas ondas sonoras podem vir de qualquer fonte, como um navio que passa ou vida marinha. A câmera armazena a energia coletada até acumular energia suficiente para alimentar os componentes eletrônicos que tiram fotos e comunicam dados.

Para manter o consumo de energia o mais baixo possível, os pesquisadores usaram sensores de imagem de consumo ultrabaixo e prontos para uso. Mas esses sensores capturam apenas imagens em tons de cinza. E como a maioria dos ambientes subaquáticos não possui fonte de luz, eles também precisaram desenvolver um flash de baixa potência.

“Estávamos tentando minimizar o hardware tanto quanto possível, e isso cria novas restrições sobre como construir o sistema, enviar informações e realizar a reconstrução da imagem. Foi necessária muita criatividade para descobrir como fazer isso”, diz Adib.