A próxima vez que você estiver correndo por um aeroporto para pegar seu avião ou rebentar um movimento na pista de dança, você também pode estar gerando energia limpa e verde. Pelo menos, essa é a esperança de Xudong Wang e sua equipe de pesquisadores da Universidade de Wisconsin-Madison.
Os engenheiros inventaram um novo tipo de piso feito de materiais sustentáveis que convertem passos em energia utilizável. E a melhor parte é que é feito de um material comum: polpa de madeira.
Com um aumento antecipado nos preços do petróleo ao virar da esquina, encontrar novas fontes de energia - energia verde - é essencial. Embora a energia solar pareça estar perdendo, com a capacidade solar dos EUA crescendo 43% a cada ano e outras inovações, como os têxteis solares, a meses de distância do mercado, ainda há uma necessidade de pensar fora da janela ensolarada.
Digite Wang e sua equipe de pesquisa.
“Esta é uma fonte de energia totalmente diferente”, diz Wang, professor associado de ciência e engenharia de materiais na UW-M. A pesquisa foi conduzida por Wang, seu estudante de graduação, Chunhua Yao, e vários outros, e foi publicado na Nano Energy em setembro. “Solar vem do sol, e esse tipo de energia vem de pessoas andando ou de bicicletas passando. E é aproveitado completamente diferente ”.
Também tem áreas de aplicação completamente diferentes do solar porque não depende do céu ensolarado para funcionar; tudo o que precisa é de algumas pessoas para atravessá-lo. O piso de Wang gera energia através da vibração, que é conhecida como triboeletricidade.
"Usamos uma placa de coleta de energia triboelétrica feita a partir de fibras de celulose que são quimicamente tratadas para atrair elétrons", diz Wang, que reconhece que os detalhes químicos não podem ser liberados até que o processo de revisão de patente esteja completo.
Os pesquisadores trataram quimicamente as nanofibras de polpa de madeira de que o piso é feito com dois materiais de carga diferente, de modo que quando alguém caminha pelo chão, essas fibras interagem umas com as outras, semelhante à eletricidade estática. Os elétrons liberados por essa vibração são capturados por um capacitor que é anexado ao piso e a energia é armazenada para uso posterior. Conecte uma bateria ou outro dispositivo ao capacitor e a energia pode ser usada.
As nanofibras de polpa de madeira no piso são quimicamente tratadas com dois materiais de carga diferente, de modo que quando alguém caminha pelo chão, essas fibras interagem umas com as outras. (Stephanie Precourt / UW-Madison Faculdade de Engenharia) Wang acredita que seu piso pode ser a próxima grande coisa para a construção ecológica, porque é uma fonte de energia renovável barata que utiliza materiais recicláveis. A instalação desse tipo de piso é muito mais viável do que suas contrapartes mais caras, como os painéis solares, devido ao uso de polpa de madeira sustentável e abundante.
Wang diz que poderia ser colocado em áreas com altos níveis de tráfego de pedestres como aeroportos, estádios esportivos ou shoppings. Na verdade, Wang espera que o piso triboelétrico se expanda além do uso comercial e infiltre casas como piso que pode carregar luzes e eletrodomésticos. O produto final será semelhante aos pisos de madeira já instalados em milhões de residências.
A ideia é eventualmente usar esse design inovador para capturar “energia na estrada”. No entanto, o design de Wang não é como a tecnologia atual usada para este tipo de colheita - materiais piezoelétricos baseados em cerâmica - e, diz Wang, “a polpa de madeira pode ser mais vulnerável às condições adversas ”, o que significa que seria necessária uma melhor interface ou embalagem para funcionar como substituto do asfalto.
Como qualquer tipo de nova tecnologia, haverá algumas limitações iniciais.
"O maior desafio para a energia triboelétrica é a sua falta de convencionalidade", diz Eric Johnson, redator-chefe emérito da revista Environmental Impact Assessment Review . “Para ter sucesso, precisa de investimento. Os investidores gostam de familiaridade, se não de certeza, algo que eles sabem.
Johnson ressalta que muitas das principais tecnologias atuais tinham obstáculos semelhantes para pular. A Solar, por exemplo, antes um conceito difícil de engolir, agora literalmente domina o mercado de energia renovável.
Independentemente disso, como a indústria de energia alternativa continua a dar grandes passos dentro do mercado, Johnson diz que a decisão de avançar com muitas dessas inovações geralmente depende menos da tecnologia atual e mais da economia e da segurança percebida.
Então, Wang e sua equipe primeiro precisam construir um protótipo para testar o piso em uma escala maior.
"Neste momento, a pequena peça que estamos testando em nosso laboratório tem cerca de quatro polegadas quadradas e pode produzir um miliwatt de energia", diz Wang. A equipe realizou um cálculo simples para uma área de 10 pés por 10 pés coberta com seu piso triboelétrico. Assumindo que uma média de 10 pessoas caminharam na área e cada pessoa deu dois passos a cada segundo, a produção total de energia seria de aproximadamente 2 Joules por segundo. Para colocar de outra forma, Wang diz que a quantidade de energia gerada equivaleria a cerca de 30% de uma bateria do iPhone 6.
“Como essa é uma abordagem de custo eficiente, uma vez que utiliza materiais reciclados”, diz Wang, “estamos tentando transformá-los em grandes painéis de piso para instalá-los em um local de alto tráfego para realmente testar quanta energia pode ser produzida”.
Eles estão trabalhando com o Laboratório de Produtos Florestais de Madison, que é o único laboratório federal dedicado à pesquisa de produtos florestais e usado principalmente pelo Serviço Florestal dos EUA. O laboratório está fornecendo não apenas fibra de polpa de madeira, mas também ajudando a equipe a criar um protótipo maior.
Felizmente, Wang pode selecionar uma área de alto tráfego no campus da UW-M para testá-la. Com mais de 43.000 alunos no campus em qualquer um deles, seu protótipo certamente terá um grande treino.
