A equipe batizou seu método de extração de eletricidade da madeira nanoengenheirada de "hidrovoltaica".
[Imagem: Jonas Garemark et al. - 10.1002/adfm.202208933]
Nanotecnologia da madeira
Água e madeira poderão um dia ser tudo o que será necessário para fornecer energia elétrica para uma casa.
Jonas Garemark e colegas do Instituto Real de Tecnologia, na Suécia, decidiram explorar em detalhes o que acontece naturalmente depois que a madeira é colocada na água e a água evapora.
A transpiração é um processo no qual a água se move através de uma planta, ocorrendo constantemente na natureza. E esse processo produz pequenas quantidades de eletricidade, conhecida como bioeletricidade.
O que os pesquisadores descobriram é que, se um pouco de nanoengenharia for aplicada à madeira - além de um pequeno ajuste de pH - torna-se possível colher quantidades muito relevantes de eletricidade.
"No momento, podemos alimentar pequenos dispositivos, como uma lâmpada LED ou uma calculadora. Se quiséssemos alimentar um laptop, precisaríamos de cerca de um metro quadrado de madeira com cerca de um centímetro de espessura e cerca de 2 litros de água," disse contou a professora Yuanyuan Li, coordenadora da equipe. "Para uma casa normal, precisaríamos de muito mais material e água do que isso, então mais pesquisas são necessárias."
A madeira altamente porosa para colheita de hidroeletricidade foi preparada por meio de um tratamento químico de uma única etapa por imersão de madeira nativa em uma mistura de água/NaOH por 48 h a 6 °C.
[Imagem: Yuanyuan Li]
Hidrovoltaica
A equipe vem manipulando as estruturas microscópicas da madeira há algum tempo, para criar madeira transparente e opções mais verdes de isolantes térmicos.
Eles constataram que, ao alterar a composição em nanoescala da madeira, alteram-se também suas propriedades em termos de área superficial, porosidade (ou densidade), carga superficial e a facilidade com que a água pode passar pela madeira. Juntos, todos estes fatores melhoraram muito a geração da bioeletricidade durante a transpiração da madeira.
"Nossas medições mostraram geração de eletricidade 10 vezes maior do que com madeira natural," disse Li.
Depois de ajustar a diferença de pH entre a madeira e a água, devido a um gradiente de concentração de íons a equipe obteve um potencial de até 1 volt e uma potência de 1,35 microwatt por centímetro quadrado, superando a maioria dos nanogeradores triboelétricos.
A madeira consegue fornecer essa tensão por um período de 2 a 3 horas, quando então a energia produzida começa a diminuir. Mas basta então adicionar mais água. Nos primeiros experimentos, a madeira conseguiu 10 ciclos com água, sem diminuir o desempenho.
"A grande vantagem dessa tecnologia é que a madeira pode ser facilmente utilizada para outros fins, uma vez esgotada como fonte de energia, como papel transparente, espuma à base de madeira e diversos biocompósitos," acrescentou a pesquisadora.
