ENERGIA/ Verso la pila del futuro, piccolissima e “inesauribile”

- Nicola Sabatini

Attraverso la piezoelettricità di alcuni cristalli, molti ricercatori, come spiega NICOLA SABATINI, stanno riuscendo a recuperare energia da movimenti e suoni, con risultati sorprendenti

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La ricerca di nuovi metodi di produzione di energia interessa sempre di più grandi settori della ricerca di base e applicata. Di fatto, l’invenzione di generatori super-efficienti e lo sfruttamento di nuove risorse energetiche a basso impatto ambientale rappresentano l’eldorado prossimo venturo, e tutti – anche i non addetti – sono interessati e affascinati da questa sempre nuova e sorprendente superdisciplina tecnico-scientifica.

Il bisogno (di energia) aguzza l’ingegno. E allora si inizia a guardare con occhi nuovi tutto ciò che ci circonda: per esempio, si può considerare il fatto che i nostri movimenti, o le vibrazioni che imprimiamo all’aria quando parliamo, avvengono perché un certo quantitativo di energia è stato messo in gioco in qualche tipo di trasformazione. Se trovassimo un modo efficiente di convogliare e ri-trasformare questa energia libera potremmo riutilizzarla per il funzionamento di qualche dispositivo elettronico.

Questo è proprio quello che stanno facendo ricercatori di alcune università americane, dal prestigioso Mit (Massachussets Institute of Technology) alla Georgia Tech, dalla Princeton University alla University of California, e in parallelo alcuni altri in Corea: hanno pensato di sfruttare una proprietà delle configurazioni cristalline, la piezoelettricità, che fa sì che quando è sottoposto a determinate vibrazioni il cristallo produca corrente.

L’idea è semplice, quasi banale: mettiamo dei cristalli in diversi dispositivi e facciamo in modo di spillare da essi l’eventuale corrente che generano le vibrazioni cui sono soggetti, siano esse acustiche, come la voce o il rumore, o dovute a urti, accelerazioni e movimenti, per alimentare il nostro “oggetto” elettronico. Pensiamo a cosa vorrebbe dire se una tecnica del genere funzionasse su scale significative: niente più carica batterie per l’iPod e per il telefonino, per esempio. Potremmo ricaricarli urlandoci dentro o agitandoli.

Ma come siamo messi a fattibilità? La realizzazione di micro-generatori di questo tipo è più vicina di quanto si pensi: si sono già realizzati prototipi di sensori in grado di generare un segnale radio a diversi metri di distanza se sottoposti a sforzo meccanico. Non solo: in alcune automobili, per esempio, si utilizza un cristallo piezoelettrico per l’innesco dell’airbag. Le realizzazioni differiscono per il particolare tipo di reticolo cristallino utilizzato, ma il principio di funzionamento è lo stesso per tutti, la piezoelettricità.

Zhong Lin Wang, della Georgia Tech, per esempio, ha usato cavi nanoscopici di ossido di zinco per racchiudere un pezzo flessibile di poliestere su entrambi i lati e ha racchiuso il tutto fra due sottili strati di metallo che fungevano da elettrodi. Il dispositivo, grande come una monetina, è stato collegato a un capacitore connesso a una radio trasmittente: quando il piccolo dispositivo viene inarcato fra due dita, il nanogeneratore produce la carica che viene raccolta nel capacitore.

Il risultato è una tensione di 10 volt e una corrente in uscita pari a 0,6 microampere: quanto basta per inviare un segnale radio rilevabile a più di dieci metri ogni cinque minuti. Un dispositivo del genere potrebbe essere installato in serie su un ponte per verificarne la tenuta o per altro tipo di controlli, alimentandosi delle semplici vibrazioni dovute al passaggio dei camion.

Allo stesso modo, Michael McAlpine della Princeton University ha recentemente creato dei nastri nanoscopici che possono risentire della dilatazione e della compressione della cassa toracica durante il respiro per ricaricare un pacemaker. Joseph Paradiso, del Mit, ha iniziato a mettere dispositivi piezoelettrici nelle scarpe da ginnastica più di dieci anni fa, per catturare l’energia di ogni passo. «Senza interferire con l’andatura puoi estrarre circa un watt da un piede», dice Paradiso che spiega anche che «l’attività di ricerca delle fonti energetiche non è nuova, ovviamente, e tutte cercano di catturare l’energia dall’ambiente. Oggi gli scienziati stanno cercando di ottimizzare differenti strategie e materiali, cercando di immaginare quale strumento per catturare l’energia funzioni meglio e dove. Per questo – riferendosi alla microgenerazione piezoelettrica – sono sicuro che si stia creando una vera e propria nicchia di mercato e di applicazioni per questo tipo di tecnologie».

Solo il tempo saprà dire se questo nuovo filone avrà successo, ma di sicuro in un mondo caratterizzato da una diffusione di strumenti elettronici senza precedenti e alle prese con un fabbisogno crescente di energia, tentare di aprire strade in questa direzione è quasi un obbligo.

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