Generatori triboelettrici: tecnologie promettenti alla ricerca di un'identità

C'è una fonte di energia che ci costa "niente", perché la usiamo sempre e non possiamo farne a meno: è ciò che facciamo, i nostri movimenti. Possiamo ricavarne energia elettrica? Facciamo il punto sulle roadside energy harvesting, le tecnologie che trasformano i gesti in corrente.

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Tutto bello, ma se vuoi ricaricare il cellulare camminando non puoi andare a piedi nudi nel parco...|Shutterstock

Potete fare una passeggiata nel parco e alla fine di ritrovarvi carica la batteria dello smartphone. Non avete voglia di camminare? Poco importa. Potete ricaricare il cellulare comodamente seduti, tamburellando per un po' con le dita sul display. I gesti e i movimenti quotidiani, come parlare, grattarsi o andare avanti e indietro per casa, potranno un giorno produrre elettricità. Di recente, ad esempio, un team di ricercatori coreani ha sviluppato un generatore a base di carta vetrata, che produce corrente per attrito: ed è solo l'ultimo di una serie di prototipi che sfruttano l'effetto triboelettrico.

 

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Il generatore elettrico "a carta vetrata" produce corrente per attrito. | Elettronica Plus

Energia e moto. In fisica l'effetto triboelettrico è un fenomeno che consiste nel trasferimento di cariche elettriche tra due corpi di materiale diverso (di cui almeno uno isolante) quando vengono strofinati fra loro, o anche messi a contatto e allontanati. Si genera dunque una tensione a partire dal movimento.

 

L'intensità della carica dipende da tanti fattori, dal tipo di materiali all'ampiezza della superficie di contatto, all'intensità dello sfregamento e altro ancora. Triboelettricità è il nome di un fenomeno noto a tutti (e fin dall'antichità): un classico esempio è la capacità di una bacchetta di vetro o di plastica di attirare pezzetti di carta dopo essere stata strofinata con un panno, un altro è l'effetto che fa l'abbigliamento in acrilico sui nostri capelli.

 

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Il cerotto triboelettrico: in questo caso non servono neppure i gesti (per accendere 12 led). | Elettronica Plus

Nonostante l'apparente semplicità del fenomeno, realizzare un generatore triboelettrico, ossia una macchina che a partire da quel fenomeno ci metta a disposizione energia elettrica, è tutt'altro che banale.

 

Batterie viventi. Si basa sull'effetto triboelettrico il cerotto di oro e silicone, grande come un francobollo, sviluppato all'università di Singapore. È uno fra i prototipi di gadget indossabili capaci di generare elettricità da un essere umano. Va applicato sulla pelle e basta tamburellarlo con le dita della mano per produrre una tensione capace di illuminare dodici piccoli led.

 

Il dispositivo è messo a contatto con la pelle perché questa è un materiale triboelettrico che tende a cedere elettroni, ossia a caricarsi positivamente. Nel cerotto i ricercatori hanno inserito lo strato che si carica negativamente per contatto, quando viene tamburellato, usando silicone flessibile.

La superficie del silicone è stata trattata per trasformarla in una foresta di minuscole colonne (lo "schema" è analogo a quello di un asciugamano in spugna di cotone) per aumentare la superficie a contatto con la pelle durante la frizione e quindi la corrente prodotta, che viene poi raccolta da un elettrodo in pellicola d'oro.

 

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Display tamburellabile per smartphone: funziona meglio se c'è la musica giusta. | Elettronica Plus

Un dispositivo di questo tipo, in cui un pezzo della batteria è l'utente, potrà essere usato anche come sensore, per tracciare i movimenti di chi lo indossa.

 

Smartphone e piastrelle. Le applicazioni della triboelettricità non si limitano ai dispositivi indossabili. Già qualche anno fa è stata sviluppata la tecnologia necessaria per produrre un touchscreen triboelettrico, capace di ricaricare la batteria dello smartphone ogni volta che picchiettiamo le dita sul display per chattare.

È ancora più ambizioso, anche in termini di costi, l'obiettivo di produrre energia semplicemente camminando su superfici appositamente progettate, per esempio il pavimento di casa. Un team di ricercatori dell'università del Wisconsin-Madison sembra aver imbroccato una strada promettente, presentando un generatore triboelettrico basato sulla pasta di legno, di per sé abbastanza economica.

 

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Il test di un plantare triboelettrico (accende un led).

Il segreto sta nelle nano-fibre che compongono la cellulosa della pasta di legno: una volta trattate nella maniera opportuna, le nano-fibre producono una carica elettrica entrando in contatto con le fibre normali. Il contatto sarebbe indotto, ovviamente, dalla pressione dovuta a qualcuno che cammina.

 

Sul ciglio della strada. L'insieme delle tecnologie come quella del pavimento triboelettrico, volte ad accumulare energia a partire dalle attività umane, oggi è definito roadside energy harvesting - letteralmente, sul ciglio della strada, a indicare un ambito ampio e poco definito.

Sono tecnologie embrionali, e uno degli aspetti delle ricerche è quello della riduzione dei costi. Forse però un giorno ci porteranno a poter recuperare una fetta considerevole dell'energia che spendiamo per muoverci, e a quel punto la includeremo tra le fonti di energia alternative, come il vento e il sole. Col vantaggio che ciò che spendiamo in energia quotidiana è indipendente dalle condizioni climatiche.

26 Maggio 2017 | Devis Bellucci