Como a geração de eletricidade a partir do ar úmido poderia um dia alimentar nossos dispositivos

Em 2020, Yao e seus colegas publicaram um artigo científico descrevendo como minúsculos nanofios de proteína, produzido por uma bactéria, poderia coletar eletricidade do ar. O mecanismo exato ainda é debatido, mas os minúsculos poros do material parecem ser capazes de prender as moléculas de água em suspensão. À medida que se esfregam contra o material, as moléculas de água também parecem conferir uma carga a ele.

Yao explica que, em tal sistema, a maioria das moléculas fica perto da superfície e emite muita carga elétrica, enquanto outras penetram mais fundo. Isso cria uma diferença de carga entre a parte superior e inferior da camada de material.

“Com o tempo, você percebe que a separação de carga está ocorrendo”, diz Yao. “Isso é realmente o que acontece em uma nuvem.” Em uma escala muito maior e mais dramática, as nuvens de tempestade também criam um acúmulo de cargas elétricas opostas que eventualmente descarregam na forma de um raio.

Isso significa que você pode gerar eletricidade manipulando o movimento das moléculas de água e criando as condições certas para a separação de cargas. “O dispositivo pode funcionar literalmente em qualquer lugar da Terra”, diz Yao.

Este paper de 2020 provou ser a ponta do iceberg.

Yao e seus colegas publicou um estudo de acompanhamento em maio de 2023 Lá eles criaram o mesmo tipo de estrutura, preenchida com nanoporos, mas usaram uma variedade de materiais diferentes – de flocos e polímeros de óxido de grafeno a nanofibras de celulose derivadas da madeira. Todos eles funcionaram, embora com algumas pequenas diferenças. Isso sugere que é a estrutura que importa e não o material em si.

Em experimentos anteriores, dispositivos mais finos que um fio de cabelo humano geravam quantidades muito pequenas de eletricidade, equivalentes a uma fração de volt. Yao sugere que, simplesmente fazendo mais material, ou juntando pedaços dele, pode-se obter cargas úteis de vários volts e mais. Pode até ser feito de um líquido que pode ser pulverizado em superfícies para fornecer uma fonte instantânea de energia, sugere ele.

“Acho realmente emocionante”, diz Reshma Rao, engenheira de materiais do Imperial College London, no Reino Unido, que não participou do estudo. “Há uma enorme flexibilidade nos tipos de materiais que você pode usar.”

Ainda assim, pode ser irreal imaginar tal tecnologia alimentando prédios inteiros ou máquinas famintas como carros, adverte Rao. A umidade pode ser apenas o suficiente para alimentar dispositivos de internet das coisas, como sensores ou pequenos eletrônicos portáteis.