Há muitos anos, é sabido que os nanofios bacterianos produzidos pela bactéria Geobacter sulfurreducens têm aplicações promissoras. Esses nanofios têm potencial para tornar a nanoeletrônica mais sustentável, pois podem ser utilizados na fabricação de circuitos totalmente biodegradáveis.
Em 2020, a equipe liderada pelo professor Jun Yao, da Universidade de Massachusetts, nos EUA, descobriu que uma malha feita desses nanofios orgânicos tinha a capacidade de capturar eletricidade diretamente do ar. Essa descoberta abriu caminho para uma nova forma de colher energia, que poderia ser utilizada para alimentar sensores e dispositivos de Internet das Coisas, assim como os conhecidos nanogeradores triboelétricos.
No entanto, a equipe recentemente descobriu que a capacidade de capturar eletricidade do ar não está necessariamente ligada aos nanofios em si, mas sim à estrutura do material construído com eles. Essa estrutura consiste em um material com uma grande quantidade de poros microscópicos. Além de facilitar a fabricação do gerador, essa característica permite ampliar significativamente a escala da captura de eletricidade.
O professor Yao explicou: “Após fazer a descoberta com a Geobacter, percebemos que a capacidade de gerar eletricidade a partir do ar, o que chamamos de ‘efeito gerador do ar’, é, na verdade, genérica. Qualquer tipo de material pode capturar eletricidade do ar, desde que possua uma propriedade específica.” E essa propriedade é bastante simples: basta que o material seja perfurado, criando uma matriz de pequenos orifícios com diâmetro menor que 100 nanômetros, equivalente a cerca de um milésimo do diâmetro de um fio de cabelo humano.
(Fotos: Xiaomeng Liu)
Uma equipe de pesquisadores desenvolveu uma nuvem artificial capaz de gerar eletricidade a partir do ar atmosférico. Ao contrário das nuvens naturais, que produzem raios de forma imprevisível, essa nuvem artificial foi projetada para gerar eletricidade de maneira confiável e contínua, permitindo que seja colhida de forma controlada.
A nuvem artificial criada pela equipe consiste em uma matriz de furos, cuidadosamente dimensionados e densos o suficiente para capturar as cargas elétricas presentes no ar. Essas dimensões são determinadas pelo “caminho médio livre”, que é a distância percorrida por uma molécula antes de colidir com outra molécula da mesma substância. No caso das moléculas de água suspensas no ar, seu caminho livre médio é de aproximadamente 100 nanômetros.
Quando um dos lados desse material perfurado entra em contato com o ar, as moléculas de água atravessam os poros. No entanto, devido ao tamanho reduzido dos poros, as moléculas de água colidem com a borda do poro durante a passagem pela camada fina. Isso resulta em um desequilíbrio de cargas, semelhante ao que ocorre em uma nuvem natural. A parte externa da camada absorve mais moléculas de água eletricamente carregadas do que a parte interna, criando um desequilíbrio elétrico que gera eletricidade. Essa configuração essencialmente funciona como uma bateria, fornecendo eletricidade enquanto houver umidade no ar.
Essa tecnologia abre caminho para a geração contínua de eletricidade a partir do ar, desde que haja umidade presente. Embora ainda esteja em estágios iniciais de desenvolvimento, a nuvem artificial representa uma promissora fonte de energia renovável, oferecendo uma nova abordagem para a colheita de eletricidade em condições ambientais específicas.
A colheita de energia da umidade atmosférica oferece uma solução versátil e contínua para a geração de eletricidade. Ao contrário de outras formas de energia renovável, como a energia eólica e solar, que dependem de condições específicas, a umidade do ar está presente em qualquer momento e em qualquer lugar. Isso significa que a colheitadeira de eletricidade pode funcionar constantemente, independentemente das condições climáticas.
A espessura do dispositivo de colheita de energia é extremamente fina, sendo apenas uma fração da largura de um fio de cabelo humano. Isso permite que muitos desses dispositivos sejam empilhados verticalmente, ocupando um espaço mínimo e aumentando significativamente a quantidade de energia gerada. Segundo a equipe de pesquisa, uma fazenda de coletores de energia desse tipo poderia fornecer energia em níveis de quilowatts.
(Fotos: Xiaomeng Liu)
Uma das vantagens dessa tecnologia é que os coletores podem ser projetados com uma ampla variedade de materiais, possibilitando a fabricação econômica e adaptável ao ambiente. Por exemplo, podem ser utilizados diferentes materiais para ambientes de floresta tropical ou regiões mais áridas, maximizando a eficiência da colheita de energia em cada local específico.
Imagine um futuro em que eletricidade limpa esteja disponível em qualquer lugar que você vá. O potencial do efeito genérico de colheita de energia da umidade atmosférica significa que esse futuro pode se tornar realidade. Essa tecnologia promissora oferece uma abordagem inovadora para a geração de eletricidade sustentável e estável, proporcionando um caminho para um mundo com acesso universal à energia limpa.
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