Progressi nella produzione di energia pulita dall’aria
(Rinnovabili.it) – Produrre energia pulita dall’aria in maniera costante per fornire un nuovo strumento alla transizione energetica. Non si tratta di un miracolo o di un trucco, ma del lavoro svolto dagli ingegneri dell’Università del Massachusetts Amherst. In una recente pubblicazione gli scienziati hanno dimostrato come trasformare qualsiasi materiale in un dispositivo di raccolta dell’elettricità dall’umidità atmosferica.
Se la notizia non suona come novità è perché solo qualche mese prima i ricercatori dell’istituto di Biomedicina della Monash University, in Australia erano saliti agli onori della cronaca per l’isolamento di enzima batterico capace di utilizzare le basse quantità di idrogeno nell’atmosfera per creare una corrente elettrica. Ma il nuovo studio infrange diverse barriere.
Come funziona l’Air-gen
La ricerca apre scenari inaspettati. Ancora prima del risultato della Monash University, il professore Jun Yao e i suoi colleghi della UMass Amherst avevano, nel 2020, spalancato segnato il passo. Per la precisione il team aveva realizzato il primo generatore ad aria o “Air-gen“, un dispositivo in grado di produrre in maniera continua elettricità dall’aria. L’apparecchio era costituito da una pellicola sottlissima e porosa composta di nanofili proteici generati dai batteri Geobacter sulfurreducens e racchiusa tra due elettrodi piatti. Il lavoro aveva dimostrato come questi minuscoli fili riescano a generare una corrente elettrica tra i due elettrodi, ogni volta che assorbono vapore acqueo dall’aria.
Oggi lo stesso team ha compiuto un passo avanti scoprendo che il tipo di nanofilo coinvolto nel processo è irrilevante. Il vero segreto per produrre energia pulita dall’aria sta solo nella dimensione dei pori della pellicola. “Quello di cui ci siamo resi conto dopo aver fatto la scoperta del geobatterio”, spiega Yao, “è che la capacità di generare elettricità dall’aria – che noi avevamo chiamato ‘effetto Air-gen’ – risulta generica: letteralmente qualsiasi tipo di materiale può raccogliere l’energia, purché abbia una certa proprietà.” Vale a dire? “Deve avere pori con un diametro sotto i 100 nanometri, meno di un millesimo della larghezza di un capello umano”.
Produrre energia elettricità dall’aria, questione di pori
La spiegazione è da ricercare in quello che in fisica è noto come “cammino libero medio“, ossia la distanza media percorsa da una particella (come, ad esempio, una molecola o un fotone) fra due urti successivi.
Quando le molecole d’acqua sono sospese nell’aria, il loro percorso libero medio è di circa 100 nm. Yao e i suoi colleghi si sono resi conto di poter progettare un raccoglitore di elettricità basato su questo numero.
L’idea è di realizzare un nuovo generatore per la produzione di elettricità dall’aria, in cui la pellicola abbia pori inferiori a 100 nm di diametro. Ciò permetterebbe alle molecole d’acqua di passare dalla parte superiore a quella inferiore del materiale, ma essendo i fori così piccoli, le molecole urterebbero facilmente contro il bordo creando una sorta di fila agitata e in aumento da quel lato. In termini pratici questo determinerebbe uno squilibrio di carica tra le due parti creando effettivamente una corrente elettrica, simile al modo in cui si formano i fulmini nelle nuvole. “L’idea è semplice”, sottolinea Yao, “[…] e apre ad ogni possibilità”. E ad ogni materiale. Inoltre dal momento che l’umidità è sempre presente, produrre energia pulita dall’aria non avrebbe limiti di tempo meteorologico o di orario. La ricerca è stata pubblicata su Advanced Materials (testo in inglese).