Imbrigliare l’energia dell’evaporazione per salvare il pianeta?

La transizione da fonti energetiche fossili a rinnovabili è indispensabile per contenere il riscaldamento globale e mitigare quindi le conseguenze del cambio climatico. Tra queste fonti quelle attualmente più promettenti sfruttano l’energia solare in maniera diretta (solare fotovoltaico, termico, a concentrazione, ecc…) o indiretta (energia eolica).

Mentre queste tecnologie diventano sempre più efficienti ed economiche gli scienziati continuano a studiare altre strade per imbrigliare l’energia intorno a noi. Una di queste è il motore a evaporazione.

 

Batteri particolari

Il motore a evaporazione sfrutta le caratteristiche di un materiale presente in natura: le endospore dei batteri. Quando ci sono condizioni ambientali sfavorevoli, il microorganismo del suolo Bacillus subtilis forma una endospora, cioè una struttura molto resistente, priva di attività metabolica, una «capsula di salvataggio», dove il batterio archivia il suo DNA e altre molecole fondamentali in attesa di giorni migliori. Il batterio può rimanere in questo stato per un tempo indeterminato, anche secoli o millenni, in attesa di giorni migliori.

Le endospore cambiano rapidamente forma in risposta ai cambiamenti di umidità e un gruppo di scienziati alla Columbia University (USA) ha cominciato a costruire dei prototipi che sfruttano questa caratteristica per imbrigliare l’energia dell’evaporazione. Incollando le spore ad altri materiali, i ricercatori hanno escogitato meccanismi mossi unicamente da cicli assorbimento e disseccamento. Di seguito alcuni esempi dei motori ottenuti dagli scienziati e descritti nel 2015 su Nature Communications.


 

Un potenziale da sfruttare?

Gli attuali prototipi stanno nel palmo di una mano e possono produrre al massimo poche decine di microwatt. Ma mentre alla Columbia i ricercatori continuano a cercare soluzioni più efficienti, hanno anche cominciato a pensare in grande. Se fosse possibile utilizzare a piacere gli specchi d’acqua americani, quanta energia si potrebbe produrre ricoprendoli con dispositivi simili?

Ricoprendo un bacino (a) con motori a evaporazione (b) è teoricamente possibile creare un ciclo (c) che converte l’evaporazione in energia (d,e). Cavusoglu et al. Nature Communications, 2017

Il risultato di questi calcoli si trovano in un nuovo studio recentemente pubblicato dallo stesso gruppo ancora su Nature Communications. Potenzialmente i laghi e le riserve idriche americane potrebbero produrre in questo modo 325 Gigawatts, pari al 69% della produzione elettrica del paese nel 2015. Secondo gli autori questa fonte energetica non avrebbe i problemi di intermittenza tradizionalmente associati alle altre rinnovabili e aiuterebbe a risparmiare acqua riducendo l’evaporazione degli specchi d’acqua.

Problema risolto allora? In realtà gli stessi autori hanno spiegato chiaramente che a questo stadio della tecnologia il nuovo studio è più un esperimento mentale che un programma da mettere in pratica. Anche se gli studiosi hanno lasciato fuori dall’analisi i mitici Grandi Laghi, ricoprire gran parte della superfici lacustri statunitensi non è realistico né auspicabile per varie ragioni (ecologiche, turistiche, economiche). Lo studio però dimostra che se fosse possibile far crescere di scala questa tecnologia, si potrebbe aggiungere l’energia di evaporazione al mix energetico attuale, contribuendo ulteriormente ad archiviare i combustibili fossili.

 

Immagine in apertura: Tristan Schmurr via Flickr

Immagine box: Eva, un prototipo di motore a evaporazione (Immagine: Xi Chen, Columbia University)

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