I cambiamenti climatici stanno imponendo in maniera quasi impellente di trovare nuove forme di energia rinnovabili. Oggi, grazie a un rivoluzionario studio condotto da alcuni ricercatori della City University di Hong Kong, anche la pioggia potrebbe aiutarci ad affrontare il problema.
La ricerca, pubblicata su Nature, mostra come il team di ingegneri, attraverso l’utilizzo di materiali all’avanguardia e di soluzioni innovative, sia riuscito a sviluppare un nuovo tipo di generatore a gocce, cioè un Droplet-based Electricity Generator (DEG), molto più efficiente di tutti i suoi predecessori. Il nuovo dispositivo, infatti, è in grado di produrre oltre 140 V da una sola goccia d’acqua da 100 microlitri, l’equivalente energia per accendere per breve tempo 100 piccoli LED.
I generatori a gocce convenzionali sfruttano il cosiddetto effetto triboelettrico, un fenomeno in cui l’elettricità viene generata quando determinati materiali entrano in contatto tra loro e l’attrito li induce a scambiare elettroni. Tuttavia, i materiali utilizzati fino ad ora non consentivano di accumulare molta energia. Il nuovo dispositivo, invece, supera queste limitazioni grazie a due fondamentali elementi.
Il primo è il politetrafluoroetilene (o PTFE), comunemente conosciuto col nome di Teflon, che è un materiale dotato di una carica elettrica statica quasi permanente. L’energia cinetica derivante dalla caduta dell’acqua provoca un passaggio di elettroni dall’acqua al Teflon, tramite appunto l’effetto triboelettrico. Inoltre, la superficie in Teflon funziona anche da accumulatore, potendo conservare una quantità elevata di energia grazie alle sue caratteristiche intrinseche.
Il secondo fattore è legato al design del dispositivo. Infatti, scorrendo sulla superficie in Teflon, l’acqua accumulatasi forma un ponte tra l’elettrodo in alluminio e quello in ossido di indio-stagno sottostante allo strato sottile di PTFE. In questo modo il sistema svolge allo stesso tempo le funzioni di generazione, accumulazione e induzione della carica elettrica, con un’efficienza mai raggiunta prima.
«La nostra ricerca mostra che una goccia di 100 microlitri di acqua rilasciata da un’altezza di 15 cm può generare una tensione di oltre 140 V. E la potenza generata può illuminare 100 piccole lampadine a LED», ha dichiarato il Professor Wang Zuankai del Dipartimento di Ingegneria Meccanica della City University. Insomma, si tratta del risultato più alto mai raggiunto finora.
Come è facilmente intuibile, una volta messo a punto, il potenziale del sistema di produrre energia elettrica pulita e rinnovabile dalla pioggia è enorme. Gli stessi ingegneri però ammettono che c’è ancora molto lavoro da fare prima di passare dal prototipo utilizzato nella ricerca a un prodotto commercializzabile sul mercato.
Ad ogni modo, l’innovativo generatore potrebbe essere utilizzato su varie superfici in cui i liquidi vengono a contatto con i solidi, per sfruttare appieno l’energia cinetica a bassa frequenza dell’acqua. Ad esempio, è possibile immaginarne l’applicazione sullo scafo di una nave o su strutture costiere, su ombrelloni oppure su semplici pannelli con cui ricoprire i tetti delle case.
