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Cientistas suíços desenvolveram protótipo de "nanogerador" que produz energia renovável quando pisado

Pesquisadores suíços estão explorando uma fonte sustentável de energia inesperada, bem sob nossos pés: pisos de madeira. Seu nanogerador, apresentado em 1º de setembro na revista científica Matter, permite que a madeira gere energia enquanto andamos. Eles também aprimoraram a madeira usada em seu nanogerador com uma combinação de um revestimento de silicone e nanocristais embutidos, resultando em um dispositivo 80 vezes mais eficiente – o suficiente para alimentar lâmpadas LED e pequenos componentes eletrônicos.

O sistema funciona por meio de um processo chamado efeito triboelétrico, que é uma forma de gerar eletricidade transferindo elétrons de um material para outro, geralmente pelo contato. Embora a aplicação desse efeito não seja inédita – nanogeradores triboelétricos já foram usados ​​antes em pisos e até mesmo em vestíveis –, os pesquisadores do Laboratório de Ciência de Materiais de Madeira da Instituto Federal de Tecnologia de Zurique e dos Laboratórios Federais Suíços de Ciência e Tecnologia de Materiais, em Dübendorf, construíram seu gerador de madeira com um material sustentável, que poderia se tornar parte de edifícios inteligentes do futuro.

Imagem: Sun et al./Fast Company

A maioria dos nanogeradores triboelétricos usa materiais sintéticos, como teflon ou silicone, para conduzir sua eletricidade. Esses materiais são chamados de “triboativos”. A madeira não é o material ideal para esse fim, porque é basicamente neutra – ou seja, ela não atrai nem perde elétrons. Para gerar uma carga, um nanogerador triboelétrico precisa de um material que faça ambas as coisas. No entanto, os pesquisadores contornaram esse problema mudando as propriedades triboelétricas da madeira, revestindo uma peça com um silicone e a outra com nanocristais chamados ZIF-8, que inclui íons metálicos e moléculas orgânicas.

Durante os testes, a equipe descobriu que um nanogerador triboelétrico feito com abeto cortado radialmente, um tipo de madeira para construção muito comum na Europa, tinha o melhor desempenho. Juntos, os dois processos aumentaram significativamente o desempenho do nanogerador triboelétrico, que gerou 80 vezes mais eletricidade do que a madeira natural. A produção de eletricidade do dispositivo também se manteve estável sob forças constantes por até 1.500 ciclos.

Para se ter uma ideia, um protótipo de piso de madeira com uma área de superfície ligeiramente menor do que um pedaço de papel pode produzir energia suficiente para acionar lâmpadas domésticas de LED e pequenos dispositivos eletrônicos, como calculadoras. Os pesquisadores acenderam com sucesso uma lâmpada com o protótipo quando um adulto humano caminhou sobre ela, transformando passos em eletricidade.

Além de ser eficiente, sustentável e escalável, o recém-desenvolvido nanogerador também preserva as características que tornam a madeira útil para design de interiores, incluindo sua robustez mecânica e cores quentes. Os pesquisadores afirmam que esses recursos podem ajudar a promover o uso de nanogeradores de madeira como fontes de energia verde em edifícios inteligentes. Eles também acreditam que a construção em madeira pode ajudar a mitigar as mudanças climáticas, sequestrando o CO2 do meio ambiente ao longo da vida útil do material.

O próximo passo para a equipe é otimizar ainda mais o nanogerador com revestimentos químicos mais ecológicos e fáceis de implementar. Guido Panzarasa, autor sênior do estudo, explicou: “Mesmo que inicialmente tenhamos focado a pesquisa básica, no futuro pretendemos partir para aplicações no mundo real. O objetivo final é compreender as potencialidades da madeira além daquelas já conhecidas, permitindo que o material tenha novas propriedades para futuros edifícios inteligentes sustentáveis”.