Energia elettrica dall’umidità dell’aria: il futuro delle rinnovabili?
Tecnologie in grado di produrre energia rinnovabile come il solare e l’eolico hanno un grande problema: si tratta di tecnologie intermittenti ovvero sono in grado di produrre energia solo quando vengono rispettate alcune condizioni. I pannelli solari non producono energia di notte o in caso di cattive condizioni meteo, mentre le turbine eoliche non producono energia in assenza di vento. Ingegneri dell’Università del Massachusetts Amherst sono convinti che sia possibile ottenere energia pulita e rinnovabile 24 ore su 24 grazie semplicemente all’umidità dell’aria. La tecnologia era stata introdotta già da primi studi nel 2020, ora i ricercatori avrebbero compreso le leggi fisiche alla base del fenomeno e sarebbero pronti a compiere il passo successivo.
Estrarre energia elettrica dall’umidità dell’aria 24 ore su 24
Il team di ingegneri ha dimostrato come ogni materiale può essere trasformato in un dispositivo in grado di raccogliere continuamente elettricità dall’umidità dell’aria. Il “segreto” resterebbe tutto nella forma: quando una superficie è strutturata in modo da ottenere minuscoli pori di dimensioni inferiori a 100 nanometri, questo sarebbe sufficiente a sfruttare un effetto fisico che i ricercatori hanno chiamato “effetto generico air-gen”.
“L’aria contiene una quantità enorme di elettricità - spiega Jun Yao, professore associato presso l’Università di Massachusetts Amherst - una nuvola non è altro che una massa di goccioline d’acqua. Ogni gocciolina contiene una carica elettrica e in condizioni favorevoli può generare un fulmine”. Oggi non è possibile catturare e sfruttare l’energia dei fulmini e quindi, “Quello che abbiamo fatto è creare una sorta di nuvola artificiale che raccoglie questa energia e la sfrutta in modo continuo”.
Come si riesce a produrre energia elettrica dall’aria?
Alla base del funzionamento della “nuvola” artificiale si trova l’ “effetto generico air-gen” che stabilisce come ogni materiale è in teoria in grado di produrre energia elettrica dall’umidità dell’aria purché sia composto da nanopori. Il funzionamento si basa in parte sulla fisica e sulla statistica: ogni molecola d’acqua presente nell’aria ha una proprietà nota come “percorso libero medio” che rappresentala distanza che ogni singola molecola percorre in media prima di scontrarsi con un’altra molecola d’acqua. Per l’acqua presente nell’aria il valore è di circa 100 nanometri.
Sfruttando questa conoscenza è quindi possibile produrre una superfice porosa in cui parte della superficie contiene pori di dimensioni inferiori a 100 nanometri. Poiché ogni poro è così piccolo, le molecole d’acqua urterebbero facilmente il bordo mentre passerebbero indisturbate dove i pori sono di dimensioni maggiori. Questo finisce per creare uno squilibrio di carica, simile a quello presente in una nuvola, creando di fatto una batteria capace di generare elettricità semplicemente dall’umidità dell’aria.
Elettricità dall’aria nel futuro dell’energia pulita?
“L’idea è semplice - spiega ancora Yao - ma non è mai stata scoperta prima e apre molte possibilità”. Il dispositivo potrebbe essere realizzato letteralmente con tutti i tipi di materiali, offrendo così la possibilità scegliere materiali economici e ecocompatibili. E poiché l’umidità è sempre presente nell’aria, il dispositivo sarebbe in grado di generare energia elettrica 24 ore su 24, indipendentemente dalle condizioni meteorologiche.
Come sempre in questi casi, il problema è la capacità di riprodurre la tecnologia su grandi dimensioni in modo da poter alimentare non solamente piccoli dispositivi. Gli ingegneri americani tuttavia si sono dimostrati fiduciosi della capacità di poter allargare questa tecnologia in particolare. Poiché l’umidità dell’aria si diffonde nello spazio tridimensionale è teoricamente possibile sovrapporre migliaia di dispositivi “air-gen” aumentando la quantità di energia prodotta senza aumentare eccessivamente l’ingombro. Un dispositivo “air-gen” sarebbe teoricamente in grado di fornire energia a livello di kilowatt per usi generali appetibili anche ai grandi fornitori.
