Con il nanogeneratore triboelettrico basta camminare per produrre energia

27Elettricità da un materiale di scarto

Una decina di passi in giro per il nostro appartamento, dalla stanza da letto alla cucina, potrebbero far funzionare una lampadina. No, non c’è nessun dispositivo nascosto nelle nostre scarpe: a produrre energia elettrica potrebbe infatti essere il pavimento. Un gruppo di ricercatori dell’Università di Wisconsin-Madison ha creato un nanogeneratore triboelettrico (in sigla TENG) partendo da un materiale che di solito viene definito come scarto industriale, ovvero la pasta di legno. L’impiego della pasta di legno per la realizzazione di pavimenti non è una novità, anzi: questa è proprio una delle applicazioni principali di questo materiale. Ma mai prima di allora questo elemento povero era stato utilizzato per creare energia elettrica a partire dai passi umani.

Una lunga serie di insuccessi

Quello di creare energia sfruttando i passi delle persone è un pallino che da anni frulla nella testa di molti scienziati. Molti sono stati i test e i prototipi, ma in tutti casi i risultati sono stati deludenti oppure davvero troppo costosi per essere effettivamente portati sul mercato. Di tutt’altro stampo, invece, sembrerebbe la creazione dei ricercatori del Winconsin: la quantità di energia prodotta, se rapportata ai soli passi umani, è molto alta; il costo, invece, risulta ridotto, proprio grazie all’economicità della pasta di legno.

Come funziona il nanogeneratore triboelettrico

Il segreto di questo pavimento magico sta tutto nelle nanofibre che compongono la cellulosa della pasta di legno: dopo essere stata trattate chimicamente, infatti, queste fibre acquistano la capacità di produrre una carica elettrica nel momento in cui entrano in contatto con le fibre normali. L’avvicinamento tra le due fibre avviene ovviamente con una maggiore pressione dall’alto, dovuta proprio ai passi effettuati sul pavimento. Il principio sfruttato dal nanogeneratore triboelettrico non è del tutto nuovo, anche se non è mai stato sfruttato in questo modo: esistono infatti dei prototipi di vestiti e di touchscreen che raccolgono energia attraverso l’effetto triboelettrico.

Roadside energy harvesting

Di certo limitare la tecnologia del nanogeneratore triboelettrico al solo utilizzo domestico sarebbe uno spreco: lo stesso nome che il team di ricercatori ha coniato per riferirsi alla propria invenzione ne è una conferma. Roadside energy harvesting, ovvero, letteralmente, ‘accumulo di energia sul ciglio della strada’. Come infatti ha spiegato Xudong Wang, il responsabile scientifico della ricerca, «questa tecnologia ci spinge a pensare a tutti quei posti in cui c’è tanta energia che potrebbe essere raccolta. Stiamo lavorando molto per accumulare energia a partire dalle attività umane: un modo per farlo è realizzare qualcosa da far indossare alle persone, un’altra via invece è costruire qualcosa che ha un contatto continuo con la gente». Senza ombra di dubbio, il pavimento è elemento che più spesso entra in contatto con le persone, e questo spiega l’enorme potenziale di questa invenzione.

Ricaricare batterie e alimentare lampadine

Prima di concentrarsi sulla pavimentazione, Wang aveva collaudato un sistema simile che avrebbe potuto accumulare energia a partire dai movimenti continui delle ruote dei veicoli. Ma in questa sua nuova creazione la tecnologia è molto più raffinata: l’energia viene infatti generata attraverso delle nanofibre spesse meno di un millimetro. Gli utilizzi dell’energia così creata possono essere ovviamente i più disparati, ma i ricercatori propongono come destinazioni principali l’alimentazione delle lampadine e la ricarica delle batterie.

Una tecnologia low-cost

Come detto, le nanofibre sono un materiale low-cost: dal momento che esse sono già utilizzate nella realizzazione dei normali pavimenti, il team è fermamente convinto che la loro versione capace di creare energia potrebbe avere un prezzo del tutto simile a quello dei classici tavolati di legno. Oltre a questo, vanterebbe una durata del tutto assimilabile a quella delle normali pavimentazioni e, al momento del ricambio, sarebbe del tutto riciclabile. Come dichiara orgogliosamente Wang, «i test di laboratorio dimostrano che può funzionare per milioni di cicli senza alcun problema», precisando poi che «non abbiamo convertito queste cifre in un anno di vita di un normale pavimento, ma pensiamo che con un design appropriato potrebbe persino durare di più». Al momento il team sta lavorando agli ultimi perfezionamenti al proprio sistema: l’obiettivo a breve termine è quello di installare un intero pavimento all’interno dell’Università di Wisconsin-Madison, così da poter dimostrare al pubblico l’innovativa tecnologia.

Il precedente di Pavegen

Quello proposto dal team di Wang non è però il primo pavimento in grado di produrre energia elettrica con i passi delle persone: qualche anno fa aveva infatti fatto notizia il successo del progetto Pavegen. I questo caso si trattava di un pavimento che sfruttava l’energia cinetica, il cui costo, però, ne ha ristretto l’utilizzo in aree particolarmente affollate, come per esempio i corridoi dei centri commerciali. Il futuro del nanogeneratore triboelettrico sembra invece più roseo, proprio grazie al prezzo competitivo promesso dal team di ricerca.