Gli ingegneri hanno dimostrato qualcosa di straordinario. Quasi tutti i materiali possono essere utilizzati per creare un dispositivo che raccoglie continuamente energia dall'aria umida.
Questo sviluppo non è ancora pronto per l'uso pratico, ma secondo i suoi autori supera alcuni dei limiti di altri raccoglitori di energia. Tutto ciò che è richiesto dal materiale sono nanopori con un diametro inferiore a 100 nanometri. È circa un millesimo della larghezza di un capello umano, quindi è più facile a dirsi che a farsi, ma molto più facile del previsto. Un tale materiale può raccogliere l'elettricità generata da microscopiche goccioline d'acqua nell'aria umida, afferma un team guidato dall'ingegnere Xiaomeng Liu dell'Università del Massachusetts Amherst. Hanno chiamato la loro scoperta "effetto generale Air-gen".
"L'aria contiene un'enorme quantità di elettricità", afferma l'ingegnere Jun Yao dell'Università del Massachusetts Amherst. "Immagina una nuvola, che non è altro che una massa di goccioline d'acqua. Ognuna di queste goccioline contiene una carica e, nelle giuste condizioni, la nuvola può produrre fulmini, ma non sappiamo come catturare in modo affidabile l'elettricità dai fulmini. Quello che abbiamo fatto è creare una piccola nuvola artificiale che produce elettricità per noi in modo prevedibile e continuo in modo che possiamo raccoglierla".
Se Air-gen suona familiare, è perché il team ha precedentemente sviluppato un raccoglitore di energia aerea. Tuttavia, il loro dispositivo precedente era basato su nanofili proteici cresciuti da un batterio chiamato Geobacter sulfurreducens. Ma, come si è scoperto, il batterio non è necessario.
"Dopo la scoperta del Geobacter, ci siamo resi conto che la capacità di generare elettricità dall'aria - quello che allora chiamavamo 'effetto del gene dell'aria' - risulta essere universale: letteralmente qualsiasi materiale può raccogliere elettricità dall'aria se ha una certa proprietà", spiega Yao . Questa proprietà è costituita dai nanopori e la loro dimensione dipende dal percorso libero medio delle molecole d'acqua nell'aria umida. Questa è la distanza che una molecola d'acqua può percorrere nell'aria prima di scontrarsi con un'altra molecola d'acqua.
Il dispositivo Air-gen è costituito da un sottile film di materiale come cellulosa, proteine della seta o ossido di grafene. Le molecole d'acqua nell'aria possono facilmente penetrare nei nanopori e spostarsi dalla parte superiore del film a quella inferiore, ma durante il movimento vanno a sbattere contro i lati del poro. Trasferiscono la carica del materiale, creandone un accumulo, e man mano che più molecole d'acqua entrano nella parte superiore del film, c'è uno squilibrio di carica tra i due lati.
Questo porta a un effetto simile a quello che vediamo nelle nuvole che generano fulmini: l'aria che sale crea più collisioni tra le goccioline d'acqua nella parte superiore della nuvola, con conseguente eccesso di carica positiva nelle nuvole più alte e un eccesso di carica negativa in quelle più basse nuvole In questo caso, la carica potrebbe potenzialmente essere deviata per alimentare dispositivi più piccoli o immagazzinata in una qualche forma di batteria.
È ancora nelle fasi iniziali in questo momento. Il film cellulosico testato dal team aveva una tensione di uscita spontanea di 260 millivolt nell'ambiente, mentre un telefono cellulare richiede una tensione di uscita di circa 5 volt. Ma la sottigliezza dei film significa che possono essere piegati per ridimensionare i dispositivi Air-gen per renderli più pratici.
E il fatto che possano essere realizzati con materiali diversi significa che i dispositivi possono essere adattati all'ambiente in cui verranno utilizzati, affermano i ricercatori.
Il prossimo passo sarà testare i dispositivi in diversi ambienti e lavorare sul loro ridimensionamento. Ma l'effetto complessivo di Air-gen è reale e le possibilità che offre fanno ben sperare.
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