Punte di potenza / prestazioni: 1 febbraio

Raccolta di energia ispirata alle alghe
I ricercatori della Dalian Maritime University, del Georgia Institute of Technology e della Sun Yat-sen University hanno sviluppato generatori di energia flessibili che imitare il modo in cui ondeggiano le alghe per convertire in modo efficiente le onde di superficie e subacquee in elettricità per alimentare i dispositivi marini.

Reti di sensori sono sparse nelle zone costiere, raccolgono informazioni su correnti, maree, qualità dell'acqua e forniscono assistenza alla navigazione alle navi. Spesso questi sensori si basano su batterie che devono essere sostituite e non si trovano in luoghi idonei per sfruttare l'energia solare o eolica.

Ispirandosi alle piante che vivono sul fondo del mare, i ricercatori hanno sviluppato nanogeneratori triboelettrici flessibili (TENG). Copiando il modo in cui i fili di alga vibrano, i TENG flessibili potrebbero sfruttare il movimento delle onde.

Per realizzare le superfici triboelettriche, i ricercatori hanno rivestito strisce da 1.5 pollici per 3 pollici di due diversi polimeri con un inchiostro conduttivo. Quindi una piccola spugna è stata incastrata tra le strisce, creando un sottile spazio d'aria, e l'intera unità è stata sigillata, creando un TENG. Nei test, mentre i TENG venivano spostati su e giù nell'acqua, si piegavano avanti e indietro, generando elettricità. Quando i ricercatori hanno messo i TENG a pressioni dell'acqua simili a quelle che si trovano sott'acqua nelle zone costiere, hanno scoperto che il traferro tra i due materiali conduttivi è diminuito. Tuttavia, i dispositivi generavano ancora una corrente a 100 kPa di pressione, la stessa pressione che tipicamente esiste a una profondità d'acqua di 30 piedi dove non c'è quasi nessun movimento delle onde sott'acqua.

Infine, i ricercatori hanno utilizzato un serbatoio a onde per dimostrare che più TENG potrebbero essere utilizzati come una mini centrale elettrica subacquea, fornendo energia per un termometro, 30 LED o un faro LED lampeggiante in miniatura. I ricercatori affermano che il loro TENG simile a un'alga potrebbe ridurre la dipendenza dalle batterie nelle zone costiere, compresi i sensori marini.

Alghe imprigionate per la fotosintesi artificiale
I ricercatori della Nanyang Technological University di Singapore stanno studiando come migliorare la fotosintesi artificiale e lo hanno scoperto che racchiudono le proteine ​​delle alghe in goccioline liquide può migliorare notevolmente le proprietà di raccolta della luce e di conversione dell'energia delle alghe fino a tre volte.

La fotosintesi artificiale è un modo potenziale per generare elettricità in modo sostenibile, senza i sottoprodotti di scarto della produzione di pannelli solari. In alternativa, la ricerca potrebbe anche aiutare a migliorare le prestazioni del fotovoltaico.

“La fotosintesi artificiale non è efficiente quanto le celle solari nella generazione di elettricità. Tuttavia, è più rinnovabile e sostenibile. A causa del crescente interesse per le tecnologie rispettose dell'ambiente e rinnovabili, l'estrazione di energia dalle proteine ​​che raccolgono la luce nelle alghe ha suscitato un notevole interesse nel campo della bioenergia", ha affermato il professore assistente Chen Yu-Cheng della School of Electrical and Electronic Engineering di NTU Singapore.

I ricercatori hanno esaminato un particolare tipo di proteina presente nelle alghe rosse, chiamate ficobiliproteine, che sono responsabili dell'assorbimento della luce all'interno delle cellule delle alghe per avviare la fotosintesi. “A causa delle loro proprietà fotosintetiche e di emissione di luce uniche, le ficobiliproteine ​​hanno potenziali applicazioni promettenti nella biotecnologia e nei dispositivi a stato solido. Il potenziamento dell'energia proveniente dall'apparato di raccolta della luce è stato al centro degli sforzi di sviluppo di dispositivi organici che utilizzano la luce come fonte di energia", ha affermato Chen.

Per amplificare la quantità di energia che le alghe possono generare, il team di ricerca ha sviluppato un metodo per racchiudere le alghe rosse all'interno di piccole microgoccioline di cristalli liquidi di dimensioni comprese tra 20 e 40 micron e le ha esposte alla luce.

Quando la luce colpisce la goccia, si verifica un effetto "galleria sussurrante", in cui le onde luminose viaggiano attorno ai bordi curvi della goccia. La luce viene effettivamente intrappolata all'interno della gocciolina per un periodo di tempo più lungo, fornendo maggiori opportunità per la fotosintesi.

"La gocciolina si comporta come un risonatore che confina molta luce", ha detto Chen. “Questo dà alle alghe una maggiore esposizione alla luce, aumentando il tasso di fotosintesi. Un risultato simile può essere ottenuto rivestendo anche l'esterno della gocciolina con la proteina delle alghe”.

I ricercatori hanno affermato che le goccioline possono essere facilmente prodotte sfuse a basso costo e propongono che potrebbero essere utilizzate negli "allevamenti di alghe", dove le alghe a crescita densa nei corpi idrici potrebbero eventualmente essere combinate con goccioline di cristalli liquidi più grandi per creare potenza galleggiante generatori.

“Le microgoccioline utilizzate nei nostri esperimenti hanno il potenziale per essere ridimensionate fino a goccioline più grandi che possono quindi essere applicate alle alghe al di fuori di un ambiente di laboratorio per creare energia. Mentre alcuni potrebbero considerare sgradevole la crescita delle alghe, svolgono un ruolo molto importante nell'ambiente. I nostri risultati mostrano che esiste un modo per convertire ciò che alcuni potrebbero considerare "bio-spazzatura" in bio-potere", ha affermato Chen.