Elettricità dall’umidità dell’aria: si può, grazie alle proteine

Produrre elettricità dall’umidità contenuta nell’aria grazie alle proteine. È questo il risultato che hanno ottenuto, presso la University of Massachussets Amherst, l’ingegnere elettrico Jun Yao e il microbiologo Derek Lovley.

L’articolo scientifico, pubblicato su Nature, ci racconta i punti cardine della loro ricerca.

Elettricità, umidità e proteine

Tempo fa vi avevamo parlato di una ricerca che permetteva di sfruttare l’evaporazione dell’acqua per produrre energia elettrica. Il lavoro di Yao e Lovley rappresenta un ulteriore passo avanti nella produzione alternativa di energia da aria e acqua.

L’Air-gen, questo il nome del dispositivo in grado di generare energia elettrica dall’umidità nell’aria, collega due elettrodi a nanocavi proteici. Questi filamenti proteici vengono prodotti a partire da protobatteri dal nome Geobacter sulfurreducens. Proprio, Lovley, nel 1987 isolò per la prima volta questi protobatteri.

Elettricità dal “nulla”

[bquote by=”Jun Yao” other=”Electrical Engineer UMass Amherst”]We are literally making electricity out of thin air[/bquote]

Il generatore necessità di un film sottile, 7 micron, di nanocavi di proteine. La parte inferiore del film è a contatto con un elettrodo d’oro, 25 mm², mentre un elettrodo di dimensioni minori è invece posto a contatto con la parte superiore del film.

Il dispositivo è in grado di generare una differenza di potenziale pari a 0,5 V e una densità di corrente pari a 17 microampere su cm².

I cluster ionizzati contenuti nell’umidità, come H(H₂O)_n⁺/HO(H₂O)_n^– , sono la sorgente di carica, H⁺/e^–, per i nanocavi e questo genera il flusso di corrente dovuto al gradiente di concentrazione nell’aria. Il continuo adsorbimento–desorbimento delle molecole d’acqua dall’interfaccia aria-nanocavi garantisce una continua generazione elettrica. Questo meccanismo qualitativo è quello proposto da Yao e Lovley per spiegare il funzionamento del dispositivo.

Quali applicazioni?

L’attuale generazione di questi dispositivi può essere utilizzata per alimentare piccoli dispositivi elettronici però presto il generatore raggiungerà scala commerciale e in futuro le sue applicazioni potrebbero essere innumerevoli. Ad esempio Air-gen potrebbe essere usato per fornire energia a dispositivi wearables oppure nelle vernici fornendo energia elettrica pulita e continua alle abitazioni.

[bquote by=”Jun Yao” other=”Electrical Engineer UMass Amherst”]I fully expect that we can make a major contribution to sustainable energy production[/bquote]

Uno dei vantaggi di Air-gen è infatti la possibilità di generare ovunque energia elettrica non inquinante, rinnovabile, a basso costo.