ACS CENTRAL SCIENCE 2025, DOI: 10.1021/ACSCENTSCI
MADRID 16 abr. (EUROPA PRESS) -
Os cientistas aproveitaram um fenômeno físico elementar para gerar eletricidade a partir de gotas de chuva que se movem através de um tubo.
Quando dois materiais entram em contato, as entidades carregadas em suas superfícies recebem um leve empurrão. É assim que esfregar um balão contra a pele cria eletricidade estática. Da mesma forma, a água que flui sobre determinadas superfícies pode ganhar ou perder carga.
Em um estudo publicado na ACS Central Science, eles demonstram um novo tipo de fluxo que produz energia suficiente para acender 12 LEDs.
"A água que cai em um tubo vertical gera uma quantidade substancial de eletricidade por meio de um padrão de fluxo específico: o fluxo de plugue", diz Siowling Soh, professor de engenharia química da Universidade Nacional de Cingapura, autor correspondente do estudo. "Esse padrão de fluxo de plugue pode possibilitar o aproveitamento da energia da chuva para gerar eletricidade limpa e renovável.
Quando a água corrente move uma turbina, ela gera eletricidade. No entanto, a energia hidrelétrica é limitada a locais com grandes volumes de água, como os rios. Para volumes de água menores e mais lentos, uma alternativa é aproveitar a separação de cargas, um fenômeno que produz cargas elétricas à medida que a água se move por um canal com uma superfície interna eletricamente condutora. Porém, a separação de cargas é extremamente ineficiente porque se limita à superfície sobre a qual a água se move.
Anteriormente, os cientistas tentaram melhorar sua eficiência criando mais área de superfície disponível por meio de canais em micro ou nanoescala para um fluxo contínuo de água. No entanto, a água não flui naturalmente por esses canais minúsculos e, se for bombeada, requer mais energia do que a gerada. Assim, Chi Kit Ao e seus colegas queriam produzir eletricidade usando canais maiores pelos quais a água da chuva pudesse passar.
A equipe projetou um sistema simples no qual a água fluía pela base de uma torre por meio de uma agulha de metal e deixava cair gotas de chuva do tamanho da chuva na abertura de um tubo vertical de polímero com 32 centímetros de altura e 2 milímetros de largura. A colisão frontal das gotas na parte superior do tubo causou um fluxo de plugue: colunas curtas de água intercaladas com bolsões de ar. À medida que a água fluía pelo tubo, as cargas elétricas se separavam. A água foi coletada em um recipiente sob o tubo. Os fios colocados na parte superior do tubo e no recipiente capturaram a eletricidade.
MAIS DE 10% DA ENERGIA CONVERTIDA EM ELETRICIDADE
O sistema de plug-flow converteu em eletricidade mais de 10% da energia da água que passava pelos tubos. E, em comparação com a água que flui em um fluxo contínuo, o plug flow produziu 5 ordens de magnitude a mais de eletricidade. Como a velocidade das gotículas testadas era muito menor do que a da chuva, os pesquisadores sugerem que o sistema poderia ser usado para capturar a eletricidade das gotas de chuva que caem.
Em outro experimento, os pesquisadores observaram que a movimentação da água por dois tubos, simultânea ou sequencialmente, gerava o dobro da energia. Com essa informação, eles canalizaram a água por quatro tubos, e a instalação alimentou 12 LEDs continuamente por 20 segundos. Os pesquisadores afirmam que a energia do tipo plug-flow poderia ser mais simples de instalar e manter do que as usinas hidrelétricas, e poderia ser adequada para espaços urbanos, como telhados.
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