La raccolta dell'evaporazione per l'energia potrebbe fornire una fonte di energia sostenibile, e dimezzare l'acqua persa per evaporazione naturale, secondo il ricercatore. Juan Carlos Munoz/Getty Images Quando pensiamo a fonti di energia rinnovabile che potrebbero aiutare a sostituire la combustione di combustibili a base di carbonio che alterano il clima, mi vengono in mente i pannelli solari e le turbine eoliche. Ma gli scienziati della Columbia University hanno identificato un altro, fonte di energia finora non sfruttata che potrebbe essere altrettanto promettente:l'enorme quantità di acqua che evapora continuamente dai laghi e dai bacini idrici della nazione.
Quel fenomeno naturale, dicono, potrebbero essere intercettati da dispositivi contenenti fogli ricoperti di spore batteriche, che si contraggono e si espandono in risposta ai cambiamenti di umidità, quasi come la flessione di un muscolo. Quell'azione meccanica "muscolare", a sua volta, potrebbe essere utilizzato per generare enormi quantità di elettricità, dicono.
In un articolo appena pubblicato sulla rivista Nature Communications, i ricercatori stimano che i corpi idrici interni degli Stati Uniti abbiano almeno il potenziale teorico di generare fino a 325 gigawatt di elettricità, una quantità pari a quasi il 70 percento del nostro consumo elettrico nazionale nel 2015.
"Il nostro muscolo artificiale assorbe l'acqua che evapora dalla superficie del lago, ", afferma l'ingegnere chimico e autore principale dello studio Ahmet-Hamdi Cavusoglu, Via Posta Elettronica. "Poiché assorbe l'acqua, il muscolo si gonfia e si espande. Quando il muscolo assorbe tutta l'acqua possibile, le persiane sopra il muscolo si aprono in modo che l'acqua possa evaporare nell'aria dal muscolo. Quando l'acqua lascia il muscolo, il muscolo si contrae, tirando una turbina per generare energia, simile a un vogatore su un vogatore che tira la turbina."
I risultati dello studio indicano che gli Stati Uniti meridionali e occidentali hanno la maggiore capacità di produrre energia generata dall'evaporazione. Università della Columbia In pratica, quella quantità di potere potrebbe essere difficile da raggiungere, poiché come osserva l'articolo, richiederebbe la copertura completa dell'intera superficie di quasi tutti i laghi domestici e i bacini idrici. Ma come anche un dispiegamento molto più piccolo di motori di evaporazione - diciamo, coprendo il 10 percento di quelle superfici d'acqua, potrebbe ancora aggiungere una notevole quantità di capacità elettrica alla fornitura nazionale.
"Se dovessimo coprire solo il 10 percento dei primi dieci laghi e bacini idrici, abbiamo studiato con i motori di evaporazione più efficienti possibili, "dice Cavusoglu, ora è direttore associato dell'Academic Venture Exchange e direttore delle partnership presso l'Innovation Accelerator Foundation, "Potremmo sfruttare una potenza media di 7,1 gigawatt da un'area di circa 560 miglia quadrate [1450 chilometri quadrati], che è maggiore del settore dell'energia solare di utilità negli Stati Uniti nel 2013."
E questo solo se usassero laghi e bacini idrici. L'energia di evaporazione potrebbe essere raccolta anche da altre fonti, che vanno dai fiumi e dalle coste ai campi agricoli che sono stati inumiditi dall'irrigazione.
"L'acqua è praticamente onnipresente nell'ambiente, "dice Ozgur Sahin, un professore associato di scienze biologiche e fisica alla Columbia e uno dei coautori dello studio. (Sahin e colleghi hanno aperto la strada all'uso delle spore e dell'evaporazione per creare minuscoli motori, come dettagliato in questo articolo di Nature Communications 2015.)
Usare l'evaporazione come fonte di energia rinnovabile potrebbe avere anche altri vantaggi, notano i ricercatori. L'evaporazione è guidata dall'energia solare, che viene assorbito da un corpo idrico e immagazzinato, quasi come una gigantesca batteria, e poi rilasciato gradualmente. Ciò significa che un motore di evaporazione potrebbe produrre elettricità con meno fluttuazioni rispetto ai pannelli solari o alle turbine eoliche, la cui produzione diminuisce ogni volta che il vento si placa o il sole si nasconde dietro una nuvola.
Inoltre, i motori ad evaporazione potrebbero alterare la quantità di vapore acqueo emesso da un lago o bacino idrico o da un'altra fonte, fornire aiuto alle parti della nazione a corto di acqua. I motori potrebbero anche controllare l'uscita elettrica.
"Una proprietà interessante che abbiamo realizzato è che rallentando l'evaporazione, possiamo aumentare la temperatura dell'acqua, immagazzinando efficacemente energia sotto forma di calore che potremmo poi rilasciare su richiesta, " dice Cavusoglu. "A seconda delle condizioni meteorologiche locali, potremmo rilasciare rapidamente questa energia immagazzinata come ulteriore evaporazione per far fronte alle fluttuazioni della domanda di energia elettrica. Questo sarebbe simile al modo in cui le dighe idroelettriche variano la loro potenza in uscita modificando la portata dell'acqua attraverso la diga".
Finora, i motori ad evaporazione sono stati testati solo in laboratorio, e c'è molto più lavoro di ricerca e sviluppo avanti prima che la tecnologia possa essere scalata fino alle dimensioni in cui potrebbe diventare una delle principali fonti di elettricità.
"Primo, devono essere realizzati materiali migliori e più grandi che possano sfruttare efficacemente l'energia dall'evaporazione, " dice Cavusoglu. "Attualmente, il laboratorio Sahin sta studiando come realizzare migliori materiali a base di spore e sta costruendo prototipi di motori più grandi. Speriamo di vedere prototipi più grandi dimostrati nei prossimi anni".
Ora è interessanteSecondo uno studio del 2013 condotto da scienziati statunitensi e canadesi, un normale giorno di evaporazione dai Grandi Laghi potrebbe ammontare a 820 miliardi di galloni (3,1 trilioni di litri) - quasi 20 volte la portata delle cascate del Niagara.
