Energie rinnovabili: i batteri e il motore a evaporazione

Quella racchiusa nell'acqua che evapora è una "energia rinnovabile" molto potente e tra le più diffuse e utilizzate in natura (basti pensare ai suoi effetti sul sistema climatico), eppure finora non abbiamo mai pensato a un sistema ingegnerizzato per sfruttarla. Questa è la tesi dei ricercatori della Columbia University, che sull'ultimo numero online di Nature Communications mostrano alcuni dispositivi capaci di sfruttare la naturale evaporazione dell'acqua per accendere una lampadina e persino muovere un'automobilina, come si vede nel video qui sopra.

Un processo naturale. Il sistema non ha nulla a che vedere con la classica macchina a vapore: l'acqua alla base del processo descritto dai ricercatori della Columbia non è riscaldata artificialmente né ha bisogno di essere portata a ebollizione. Il segreto sta nell'umidità generata dal liquido durante il suo passaggio naturale allo stato gassoso.

Nel corso di uno studio precedente su alcune colonie di spore, un membro del team, Ozgur Sahin, ha scoperto che al variare dell'umidità ambientale le spore si "gonfiano" (o sgonfiano) e questo le porta a spingere o tirare oggetti adiacenti esercitando su di essi una forza considerevole. Da questa scoperta è nato il tentativo di costruire dispositivi in grado di sfruttare il fenomeno per produrre energia.

Le spore-muscolo. In uno di questi le spore sono disposte lungo un sottile nastro di materiale adesivo. Quando l'aria attorno a loro è secca, le spore si restringono accorciando in questo modo anche il nastro. In presenza di umidità, l'aumentare in volume delle spore fa in modo che il nastro si distenda: il moto è del tutto simile a quello di una fibra muscolare.

I ricercatori hanno posizionato dozzine di queste "fibre" una accanto all'altra, creando appunto una sorta di muscolo artificiale che hanno poi ancorato a speciali otturatori all'interno di una scatola galleggiante. L'acqua sottostante, evaporando naturalmente e rendendo umido l'ambiente, fa distendere il muscolo artificiale, che in questo modo apre gli otturatori lasciando fuoriuscire l'umidità. Il muscolo quindi torna a contrarsi facendo richiudere gli otturatori e il ciclo può ripetersi.

Alta efficienza. Il risultato è sostanzialmente un pistone azionato dall'evaporazione, abbastanza efficiente da produrre energia per una piccola lampadina. E così com'è potrebbe già essere utilizzato per alimentare luci galleggianti o sensori di monitoraggio ambientale in mare, ma a detta dei ricercatori una tecnica del genere, perfezionata e adeguatamente scalata (ossia applicata con altre dimensioni) potrebbe addirittura generare più potenza - per unità di superficie - di un parco eolico.

Il motore a evaporazione. Il secondo dispositivo realizzato dal team - battezzato moisture mill, mulino a umidità - applica lo stesso principio in modo diverso.

Si tratta di una ruota di plastica dotata di strisce di nastro con le spore applicate su un lato solo; metà della ruota è all'asciutto, l'altra metà invece si trova vicino a una superficie umida. La ruota di questo mulino viene messa in rotazione dalla successione di contrazioni e rilassamenti dei nastri con le spore.

Il moisture mill si è dimostrato in grado di far muovere una macchinina del peso di 100 grammi, ma secondo il professor Sahin in futuro un sistema simile, adeguatamente ingegnerizzato, potrebbe alimentare un veicolo vero e ruote di grandi dimensioni per generare energia elettrica.