U svibnju je tim sa Sveučilišta Massachusetts (UMass) Amherst objavio rad o tome kako je uspješno generirao malu, ali kontinuiranu električnu struju iz vlage u zraku, piše Guardian.

'Da budem iskren, bila je to slučajnost', kaže glavni autor studije, prof. Jun Yao, za Guardian. 'Zapravo smo bili zainteresirani za izradu jednostavnog senzora za vlagu u zraku. Ali iz nekog razloga, student koji je radio na tome zaboravio je uključiti struju.' Tim s UMass Amhersta bio je iznenađen kada je otkrio da uređaj, koji se sastoji od niza mikroskopskih cijevi ili nanožica, bez obzira na to što nije bio uključen u struju - proizvodi električni signal.

Svaka nanožica bila je manja od tisućinke promjera ljudske vlasi te dovoljno široka da molekula vode u zraku može ući, ali toliko uska da bi se sudarala unutar cijevi. Svaka izbočina daje materijalu mali naboj, a kako se učestalost izbočina povećavala, jedan kraj cijevi postao je drugačije nabijen od drugoga.

'Sličan je bateriji', kaže Yao. 'Imate pozitivnu i negativnu privlačnost, a kada ih spojite, naboj će teći.'

U svom novom istraživanju Yaov tim ne koristi više nanožice, već buši na materijalima milijune sitnih rupa ili nanopora. Uređaj koji su osmislili veličine je nokta, petine širine ljudske dlake, a sposoban je generirati otprilike jedan mikrovat – dovoljno da osvijetli jedan piksel na velikom LED ekranu.

Što bi bilo potrebno za napajanje ostatka zaslona ili cijele kuće? 'Ljepota je u tome što je zrak posvuda', kaže Yao. 'Iako tanka ploča uređaja daje vrlo malu količinu električne energije, u načelu možemo okomito naslagati više slojeva kako bismo povećali snagu.'

To je upravo ono što drugi tim, na čelu s profesoricom Svitlanom Ljubčik, pokušava učiniti. Oni su dio projekta Catcher iz Lisabona, čiji je cilj 'promijeniti atmosfersku vlagu u obnovljivu energiju', te su osnovali CascataChuv, startup namijenjen komercijalizaciji istraživanja. Počeli su raditi na toj ideji 2015., nešto prije Yaovog tima na UMass Amherstu. 'Smatrali su nas čudacima. Govorili su da je to apsolutno nemoguće', kaže Ljubčik.

Catcher i povezani projekti primili su dosad gotovo 5,5 milijuna eura od Europskog vijeća za inovacije. Rezultat je tanki sivi disk promjera četiri centimetra. Prema Ljubčik, jedan od ovih uređaja može generirati relativno skromnih 1,5 volti i 10 miliampera. Međutim njih 20.000 naslaganih u kocku veličine perilice rublja moglo bi generirati 10 kilovatsati energije dnevno – što je otprilike potrošnja prosječnog kućanstva. Još impresivnije je to što planiraju imati prototip spreman za demonstraciju 2024.

Uređaj koji može generirati upotrebljivu električnu energiju iz pomalo sparnog zraka možda zvuči predobro da bi bio istinit, ali Peter Dobson, profesor emeritus inženjerskih znanosti na Sveučilištu Oxford, prati istraživanje timova UMass Amherst i Catcher te je optimističan.

'Ako to možete projektirati i skalirati te izbjeći da stvar bude kontaminirana atmosferskim mikrobima, trebalo bi funkcionirati', kaže Dobson.

Ističe da je sprječavanje mikrobne kontaminacije više 'uzbudljiv inženjerski izazov' nego nedostatak, ali postoje daleko veći problemi koje treba prevladati prije nego što ova tehnologija počne napajati domove.

'Kako će se ti uređaji proizvoditi?' kaže Anna Korre, profesorica inženjerstva okoliša na Imperial Collegeu u Londonu. 'Uz nabavku sirovina, trošak, procjenu utjecaja na okoliš...'

Ljubčik procjenjuje da će izravnati trošak energije – prosječni neto sadašnji trošak proizvodnje električne energije za generator tijekom njegova životnog vijeka – iz ovih uređaja u početku doista biti visok, ali prelaskom na masovnu proizvodnju nada se da će ga u konačnici značajno smanjiti čineći higroelektričnu energiju konkurentnom onoj solarnoj i vjetroelektranama. Međutim, da bi to funkcioniralo, trebat će joj ulaganja, pristup sirovinama i opremi za njihovu obradu.

Dok istraživači s UMass Amhersta rade s organskim materijalima, koji se u teoriji mogu proizvesti s relativnom lakoćom, tim Catchera postigao je vrhunske rezultate koristeći cirkonijev oksid – materijal važan za istraživanje gorivih ćelija. Ljubčik se nadala da će uspostaviti opskrbu iz svoje rodne Ukrajine, koja ima bogata nalazišta, ali ruska invazija prisilila ju je da za sada radi s relativno malim količinama kupljenim od Kine.

Profesorica prihvaća to da bi mogle biti potrebne godine za optimizaciju prototipa i povećanje proizvodnje, ali ako uspije, prednosti su jasne. Za razliku od sunca ili vjetra, higroelektrični generatori mogu raditi danju i noću, unutra i vani, i na mnogim mjestima. Čak se nada da će jednog dana od svojih uređaja proizvoditi građevinske materijale. 'Zamislite da možete izgraditi dijelove zgrade koristeći ovaj materijal', kaže Ljubčik, dodajući: 'I da nema potrebe za prijenosom energije, nema potrebe za infrastrukturom.'