La nuova tecnologia è non inquinante, rinnovabile ed economica. Può generare energia anche in aree con umidità estremamente bassa e, a differenza di eolico e solare, funziona anche in ambienti chiusi.
I ricercatori della UMass hanno inventato un dispositivo che, sfruttando l’umidità atmosferica, produce elettricità dall’aria.
(Rinnovabili.it) – Gli scienziati dell’Università del Massachusetts (UMass) hanno sviluppato un dispositivo che utilizza una proteina naturale per creare elettricità dall’aria e, specificamente, dall’umidità presenta nell’atmosfera. Si tratta di una tecnologia che potrebbe avere implicazioni significative per il futuro delle energie rinnovabili, i cambiamenti climatici e il futuro della medicina.
Come riportato su Nature, i ricercatori della UMass hanno creato un dispositivo chiamato Air-gen (generatore ad aria), con nanofili proteici elettricamente conduttivi prodotti da una particolare specie di proteobatteri chiamati Geobacter sulfurreducens. Questo microrganismo possiede dei filamenti proteici extracellulari con una conducibilità simile al metallo, che vengono impiegati per il trasferimento degli elettroni esterni. Si tratta di una proprietà particolare già studiata in passato in accoppiata alle celle a combustibile: i Geobacter sono, infatti, in grado di creare fitte reti di biofilm sugli elettrodi, che aumentano la generazione di corrente elettrica delle pile.
La loro capacità è stata unita questa volta non alle fuel cell, bensì ai nuovi dispostitivi idrovoltaici. Di cosa si tratta? Di apparecchi che sfruttano un effetto ancora non del tutto chiaro: quando le goccioline d’acqua interagiscono con determinati tipi di grafene o altri materiali, viene generata una carica elettrica e gli elettroni si muovono attraverso i materiali.
Nella nuova ricerca, gli scienziati hanno collega gli elettrodi dell’idrovoltaico ai nanofili proteici in modo tale da generare energia elettrica continua dal vapore acqueo naturalmente presente nell’atmosfera. “Stiamo letteralmente producendo elettricità dal nulla”, ha dichiarato l’ingegnere elettrico Jun Yao. La nuova tecnologia sviluppata nel laboratorio della UMass è non inquinante, rinnovabile ed economica. Può generare energia anche in aree con umidità estremamente bassa, come il deserto del Sahara. Ha vantaggi significativi rispetto ad altre forme di energia rinnovabile, tra cui il solare e l’eolico, perché a differenza di queste altre fonti “funziona anche in ambienti chiusi”.
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La produzione di elettricità dall’aria richiede solo un sottile film di nanofili proteici di spessore inferiore a 10 micron, spiegano i ricercatori. La parte inferiore del film poggia su un elettrodo, mentre un elettrodo più piccolo (che copre solo una parte del film di nanofili) si trova in cima. Il film assorbe il vapore acqueo dall’atmosfera. Una combinazione di conducibilità elettrica e chimica superficiale dei nanofili proteici, unita ai pori tra i nanofili all’interno del film, stabilisce le condizioni che generano corrente elettrica tra i due elettrodi.
I ricercatori affermano che l’attuale generazione di dispositivi Air-gen è in grado di alimentare piccoli dispositivi elettronici e si aspettano di portare presto l’invenzione su scala commerciale. I prossimi passi includono lo sviluppo di una versione dell’Air-gen che eliminerebbe l’uso delle batterie tradizionali. Secondo Yao, “l’obiettivo finale è realizzare sistemi su larga scala. Ad esempio, la tecnologia potrebbe essere incorporata nella pittura murale che potrebbe aiutare a alimentare un edificio. Una volta raggiunta una scala industriale, mi aspetto la realizzazione di sistemi di grandi dimensioni che possano dare un contributo importante alla produzione di energia sostenibile”.
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Continuando a lavorare sulle capacità biologiche del geobacter, il laboratorio ha recentemente sviluppato un nuovo ceppo microbico per produrre in massa e in modo più rapido ed economico nanofili proteici. “Abbiamo trasformato E. coli in una fabbrica di nanofili proteici”, afferma Yao, “con questo nuovo processo scalabile, la fornitura di nanofili proteici non costituirà più un collo di bottiglia nello sviluppo di queste applicazioni“.
L’innovazione, inoltre, ha visto in prima linea il lavoro di un giovane ricercatore, Xiaomeng Liu, studente nel laboratorio di Yao, che stava sviluppando dispositivi sensori quando ha notato qualcosa di inaspettato: “ho visto che quando i nanofili venivano messi in contatto con gli elettrodi, i dispositivi generavano corrente. Ho scoperto che l’esposizione all’umidità atmosferica era essenziale e che i nanofili proteici assorbivano l’acqua, producendo un gradiente di tensione attraverso il dispositivo”.
