L’evaporazione potrebbe essere una fonte significativa di energia rinnovabile?

Uno svantaggio dell’energia eolica e solare è l’intermittenza, che comporta la necessità di immagazzinare energia. In un’intervista a Yale Environment 360, il biofisico Ozgur Sahin spiega come l’evaporazione da laghi e bacini artificiali potrebbe essere trasformata in una fonte stabile di energia rinnovabile.

Di Diane Toomey • 28 settembre 2017

Nel 2015, il biofisico Ozgur Sahin ha trovato un modo per trasformare il processo di evaporazione in una fonte di energia rinnovabile, costruendo dispositivi che accendevano i LED ed elettrizzavano una macchinina, il tutto alimentato dai cambiamenti nei livelli di umidità nell’aria. Ora, Sahin e colleghi della Columbia University hanno pubblicato un nuovo articolo sulla rivista Nature Communications in cui si stima che l’evaporazione sui laghi e sui bacini idrici statunitensi potrebbe teoricamente soddisfare quasi il 70% del fabbisogno elettrico del paese.

Ozgur Sahin

La tecnologia, che utilizza le spore del batterio del suolo B. subtilis che assorbono l’acqua per generare energia, è ancora nelle prime fasi di sviluppo. Ma Sahin, professore associato di scienze biologiche e fisica alla Columbia e destinatario del Young Investigator Award 2016 dell’Office of Naval Research, afferma che presenta importanti vantaggi rispetto ad altre forme di energia rinnovabile. "L'energia eolica e solare sono fonti intermittenti", ha affermato. "Nel caso dell'evaporazione, non si verificano grandi fluttuazioni. Puoi aspettarti un'evaporazione molto significativa anche di notte."

In un’intervista con Yale Environment 360, Sahin parla di come funziona questo nuovo tipo di generazione di elettricità, dei suoi limiti e della necessità di un’ampia collaborazione scientifica per verificare se la tecnologia potrebbe diventare una fonte significativa di energia negli Stati Uniti e nel mondo.

Yale Ambiente 360: In un lavoro pubblicato nel 2015, tu e i tuoi colleghi avete inventato un paio di macchine che utilizzavano il processo di evaporazione per generare forza meccanica. Lo hai fatto utilizzando spore batteriche innocue che si espandono e si contraggono in risposta ai cambiamenti di umidità. Uno dei dispositivi che chiami "motore di evaporazione". Descrivi come funziona quella particolare macchina.

Sahin: Il motore di evaporazione è dotato di strisce di plastica rivestite di spore. Le spore si espandono e si contraggono in risposta ai cambiamenti di umidità, e lo fanno con molta forza. E così quando ciò accade, queste strisce si allungano e si accorciano in risposta. Funzionano essenzialmente come un muscolo, che puoi quindi convertire in energia elettrica.

L'umidità in sé in genere non cambia così rapidamente nell'ambiente - cambia su una scala temporale giornaliera - ma quando si ha una superficie d'acqua aperta, si ha evaporazione e puoi sfruttarla con un dispositivo. Il modo in cui lo facciamo è mettere le strisce sotto le persiane. Quando si aprono, lasciano passare l'umidità e quando queste persiane sono chiuse bloccano l'umidità. Puoi collegare quel [dispositivo] a un generatore o qualcosa che converte il movimento e l'energia meccanica in elettricità, e quindi puoi generare elettricità. Questo è il concetto generale alla base del nostro dispositivo.

e360: La seconda macchina che hai ideato si chiama "mulino dell'umidità". Con quello sei riuscito a mettere in moto una macchinina. Sembra una ruota e funziona secondo lo stesso principio. Dimmi qualcosa a riguardo.

Sahin: Questo secondo dispositivo ha fondamentalmente un cerchio di plastica e strisce di plastica rivestite di spore posizionate attorno al cerchio. Inseriamo il cerchio in una camera a metà strada, e all'interno della camera è umido perché c'è una carta bagnata che riveste le pareti della camera, e quell'umidità fa espandere le spore su quella metà del cerchio. E all'esterno, nella restante metà del cerchio, l'aria è secca, quindi le strisce su quel lato sono un po' più arricciate perché le spore sono in uno stato contratto.

Quando ciò accade, il centro di gravità del cerchio diventa leggermente spostato rispetto all'asse di rotazione del cerchio. La [successiva] rotazione porta le spore che erano nella metà secca, nella regione umida, e prende alcune spore umide che sono nella parte umida, che vanno nella parte secca. Continua a ruotare finché la carta all'interno della camera è bagnata. Abbiamo messo insieme un semplice sistema simile a un giocattolo con pezzi Lego che inizia a rotolare sulla superficie. Non è l'auto più veloce, ma probabilmente è la prima che corre senza acqua.