Eletricidade
Pode Ser Gerada Do Ar Usando Qualquer Material
Há anos se
sabe que nanofios bacterianos, produzidos pela bactéria Geobacter
sulfurreducens, podem ter aplicações práticas, inclusive tornando a
nanoeletrônica mais verde, produzindo circuitos totalmente biodegradáveis.
Em 2020, a
equipe do professor Jun Yao, da Universidade de Massachusetts, nos EUA,
descobriu que uma malha desses nanofios orgânicos era capaz de capturar
eletricidade diretamente do ar, criando uma nova alternativa de colheita de
energia que, assim como os mais conhecidos nanogeradores triboelétricos, pode
ser usada para alimentar sensores e pequenos dispositivos da internet das
coisas.
Agora, contudo, a equipe descobriu que a captura de eletricidade do ar não se deve aos nanofios em si, mas à estrutura do material que eles construíram - basicamente, um material cheio de poros minúsculos.
Além de facilitar a fabricação do
gerador, isso permite ampliar largamente a escala da captura de eletricidade.
"O que
percebemos depois de fazer a descoberta da Geobacter é que a
capacidade de gerar eletricidade a partir do ar - o que chamamos de 'efeito
gerador do ar' - acaba sendo genérica: Literalmente qualquer tipo de material
pode colher eletricidade do ar, desde que tenha uma certa propriedade,"
contou o professor Yao.
E essa
propriedade é muito simples: Basta perfurar o material, criando uma matriz de
orifícios que sejam menores do que 100 nanômetros de diâmetro, o que é mais ou
menos um milésimo do diâmetro de um fio de cabelo humano.
Eletricidade
gerada da umidade do ar usando qualquer material
Efeito
'gerador do ar', a base do funcionamento da nuvem artificial.
NUVEM
ARTIFICIAL
O ar
atmosférico contém naturalmente uma quantidade massiva de eletricidade.
"Pense em uma nuvem, que nada mais é do que uma massa de gotículas de água.
Cada uma dessas gotículas contém uma carga e, quando as condições são adequadas, a nuvem pode produzir um raio - mas não sabemos como capturar eletricidade de maneira confiável do raio.
O que fizemos foi criar uma nuvem em pequena escala,
construída pelo homem, que produz eletricidade para nós de forma previsível e
contínua, para que possamos colhê-la," explicou Yao.
Em vez de
um aglomerado de gotículas, a nuvem artificial da equipe contém uma matriz de
furos, que precisam ter dimensões e um adensamento adequados para capturar as
cargas elétricas.
Essa exigência quanto às dimensões se dá por causa de um parâmetro conhecido como "caminho médio livre", a distância que uma molécula de uma substância, neste caso a água no ar, percorre antes de colidir com outra molécula da mesma substância.
Quando as moléculas de água estão suspensas no
ar, seu caminho livre médio é de cerca de 100 nm.
Quando um
dos lados do material devidamente perfurado é colocado em contato com o ar, as
moléculas de água passam de um lado para o outro. Mas, como cada poro é tão
pequeno, as moléculas de água colidem facilmente com a borda do poro ao passar
pela camada fina.
Isso significa que a parte externa da camada é bombardeada com muito mais moléculas de água eletricamente carregadas do que a parte interna, criando um desequilíbrio de cargas - como acontece em uma nuvem - uma vez que a parte externa absorve mais cargas do que a parte interna. Isso efetivamente cria uma bateria - uma bateria que fornecerá eletricidade enquanto houver umidade no ar.
Eletricidade
gerada da umidade do ar usando qualquer material
Algumas das
nuvens artificiais construídas pela equipe usando diversos materiais.
COLHEITA DE
ENERGIA DA UMIDADE
Como a
umidade está presente no ar virtualmente o tempo todo e em qualquer lugar, a
colheitadeira de eletricidade funciona 24 horas por dia, faça chuva ou faça
sol, com ou sem vento, o que resolve um dos principais problemas de tecnologias
como a energia eólica ou a energia solar, que só funcionam sob certas
condições.
E, como a umidade do ar se difunde no espaço tridimensional e a espessura do dispositivo é apenas uma fração da largura de um fio de cabelo humano, muitos milhares deles podem ser empilhados uns sobre os outros, aumentando a quantidade de energia sem aumentar a área de terreno ocupada.
Segundo a equipe, uma fazenda
desses coletores de energia seria capaz de fornecer energia em nível de
quilowatt.
A colheitadeira pode ser projetada literalmente a partir de todos os tipos de materiais, oferecendo amplas opções para fabricações econômicas e adaptáveis ao ambiente.
"Você pode imaginar coletores feitos de um tipo de material para
ambientes de floresta tropical e outro para regiões mais áridas,"
exemplificou Yao.
"Imagine
um mundo futuro no qual a eletricidade limpa esteja disponível em qualquer
lugar que você vá.
O efeito
genérico Ar-gen significa que este mundo futuro pode se tornar uma
realidade," finalizou o pesquisador.
Bibliografia:
Artigo:
Generic Air-gen Effect in Nanoporous Materials for Sustainable Energy
Harvesting from Air Humidity
Autores:
Xiaomeng Liu, Hongyan Gao, Lu Sun, Jun Yao
Revista:
Advanced Materials
DOI:
10.1002/adma.202300748
FONTE:
https://www.redemptionproject.news/2023/11/eletricidade-gerada-do-ar.html
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