Scoperto come ottenere energia pulita dall’aria, illimitata e 24 ore su 24: possibile rivoluzione
Gli scienziati hanno messo a punto una tecnologia rivoluzionaria in grado di produrre energia pulita semplicemente dall'aria, o meglio, “dal nulla”, come dicono gli stessi autori dello studio. L'energia può essere ottenuta in qualunque tipo di condizione atmosferica, di giorno e di notte, 24 ore su 24: non a caso è stata chiamata “generic Air-gen effect”. In pratica, è il Sacro Graal dell'approvvigionamento energetico sostenibile, sebbene al momento sia ancora allo stadio di prototipo sperimentale. La caratteristica più sorprendente della nuova tecnologia risiede nel fatto che qualunque oggetto potrebbe essere trasformato in un dispositivo capace di produrre e accumulare energia nell'ordine di diversi kilowatt, sufficienti ad esempio a far funzionare un'abitazione privata o per ricaricare un'auto elettrica. Con una tecnologia del genere potrebbe essere possibile affrancarsi totalmente dai combustibili fossili, sfruttando una fonte ubiquitaria e sempre disponibile.
A metterla a punto è stato un team di ricerca guidato da scienziati del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica dell'Università del Massachusetts, che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi dell'Institute of Applied Life Science (IALS) e del Dipartimento di Ingegneria Biomedica. I ricercatori, coordinati dal professor Jun Yao, docente presso il College di Ingegneria dell'UMass Amherst, per svilupparla hanno preso ispirazione dalle nuvole, creandone una versione miniaturizzata e artificiale. “L'aria contiene un'enorme quantità di elettricità. Pensate a una nuvola, che non è altro che una massa di goccioline d'acqua. Ognuna di queste goccioline contiene una carica e, quando le condizioni sono giuste, la nuvola può produrre un fulmine, ma non sappiamo come catturare in modo affidabile l'elettricità dai fulmini. Quello che abbiamo fatto è creare una nuvola su piccola scala costruita dall'uomo che produce elettricità per noi in modo prevedibile e continuo in modo che possiamo raccoglierla”, ha dichiarato il professor Yao in un comunicato stampa. Ma come hanno fatto?
Il segreto per ottenere questa energia “sempre e comunque” risiede in una caratteristica precisa: il dispositivo deputato alla raccolta deve essere costituito da un materiale con nanopori di diametro inferiore ai 100 nanometri. Per rendere l'idea, si tratta di una parte infinitesimale del diametro di un capello umano, che spazia dai 65 ai 100 micrometri, quindi è meno di un millesimo di quest'ultimo. I fori devono dunque essere davvero microscopici. La ragione è legata a un principio noto come “mean free path”, che è la distanza tra una molecola e l'altra in un composto, nel caso specifico quella dell'acqua nell'aria. Le molecole d'acqua che attraversano dall'alto il sottilissimo materiale del dispositivo hanno difficoltà a passare attraverso le pareti dei nanopori, pertanto la parte superiore viene “bombardata” di molecole molto più dello strato inferiore. Poiché le molecole d'acqua sono cariche elettricamente, ciò crea una differenza di potenziale che determina il rilascio dell'energia. È lo stesso principio che scatena i fulmini e le saette dalle nuvole, solo che in questo caso si tratta di un processo controllato e su scala ridotta, che permette di creare energia pulitissima e continuamente, anche in ambienti aridi come il deserto del Sahara (un minimo di umidità è sempre presente nell'aria).
“L'idea è semplice, ma non è mai stata scoperta prima e apre tutti i tipi di possibilità”, ha spiegato il professor Yao, aggiungendo che grazie ad essa è possibile immaginare “un mondo futuro in cui l'elettricità pulita sia disponibile ovunque tu vada”. In uno studio pubblicato a febbraio del 2020 lo stesso team di ricerca aveva scoperto che era possibile ottenere energia pulita dall'aria – o meglio, dal vapore acqueo presente nell'aria – con nanofili proteici elettricamente conduttivi prodotti da un microorganismo, il Geobacter sulfurreducens. Da questo primo studio, pubblicato sull'autorevole rivista scientifica Nature, gli scienziati si sono resi conto che il batterio non era fondamentale per produrre energia, ma era sufficiente un sottilissimo strato di materiale con nanopori. Visto l'ingombro ridotto di ciascuno strato, è possibile impilare questi fogli e creare piccole centrali in grado di produrre “energia dal nulla” e accumularla come una vera batteria. Una potenziale rivoluzione nella lotta ai cambiamenti climatici, per la quale dovremmo tuttavia attendere ancora molto tempo, dato che si parla ancora di un'applicazione sperimentale. I dettagli della ricerca “Generic Air-Gen Effect in Nanoporus Materials for Sustanaible Energy Harvesting from Air Humidity” sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Advanced Materials.
