Tehnologie

Căldura corpului uman, o sursă de energie verde

Dacă te-ai văzut vreodată printr-o cameră termică, atunci știi că corpul tău produce multă căldură. Aceasta este de fapt un produs rezidual al metabolismului nostru.

Din păcate, o mare parte din această căldură se pierde, pur și simplu, în atmosferă. Nu ar fi grozav dacă am putea valorifica această căldură pentru a produce energie?

Cercetările mele au arătat că acest lucru ar fi într-adevăr posibil. Eu și colegii mei căutăm modalități de captare și stocare a căldurii corporale pentru generarea de energie, folosind materiale ecologice.

Scopul este de a crea un dispozitiv care poate genera și stoca energie, acționând ca o baterie de alimentare încorporată pentru dispozitivele portabile. Acest lucru ar putea permite unor gadgeturi precum ceasurile inteligente, trackerele de fitness sau trackerele GPS să funcţioneze mult mai mult prin valorificarea căldurii corpului nostru.

Nu doar corpurile noastre produc căldură reziduală. În lumea noastră avansată din punct de vedere tehnologic, se generează zilnic o substanțială căldură reziduală, de la motoarele autovehiculelor până la mașinile care produc diferite bunuri.

De obicei, această căldură este eliberată în atmosferă, reprezentând o semnificativă oportunitate ratată pentru recuperarea energiei. Conceptul emergent de „recuperare a căldurii reziduale” încearcă să abordeze această ineficiență. Valorificând această energie altfel irosită, industriile își pot îmbunătăți eficiența operațională și pot contribui la un mediu mai durabil.

Efectul termoelectric este un fenomen care poate ajuta la transformarea căldurii în electricitate. Acest lucru funcționează prin faptul că o diferență de temperatură produce un potențial electric, deoarece electronii se deplasează dinspre partea fierbinte către partea rece, generând energie electrică utilizabilă.

Totuși, materialele termoelectrice convenționale sunt adesea fabricate din cadmiu, plumb sau mercur. Acestea prezintă riscuri pentru mediu și sănătate care limitează aplicațiile lor practice.

Puterea lemnului

Am descoperit că putem crea și materiale termoelectrice din lemn, ceea ce oferă o alternativă mai sigură și mai durabilă.

Lemnul a fost parte integrantă a civilizațiilor umane de secole, servind drept sursă de materiale de construcție și combustibil. Descoperim în prezent potențialul materialelor derivate din lemn de a transforma căldura reziduală, adesea pierdută în procesele industriale, în energie electrică valoroasă.

Această abordare nu numai că îmbunătățește eficiența energetică, dar redefinește și modul cum înţelegem materialele de zi cu zi ca fiind componente esențiale ale soluțiilor energetice durabile.

Echipa noastră de la Universitatea din Limerick, în colaborare cu Universitatea din Valencia, a dezvoltat o metodă durabilă de a transforma căldura reziduală în electricitate folosind produse irlandeze din lemn, în special lignina, care este un produs secundar al industriei hârtiei.

Studiul nostru arată că membranele pe bază de lignină, atunci când sunt înmuiate într-o soluție de sare, pot transforma eficient căldura reziduală la temperatură joasă (sub 200°C) în electricitate.

Diferența de temperatură de-a lungul membranei de lignină determină mișcarea ionilor (atomi încărcați electric) din soluția de sare. Ionii pozitivi se deplasează spre partea rece, în timp ce ionii negativi se deplasează spre partea mai caldă. Această separare a sarcinilor electrice creează o diferență de potențial electric de-a lungul membranei, care poate fi valorificată ca energie electrică.

Deoarece aproximativ 66% din căldura reziduală industrială se încadrează în acest interval de temperatură, această inovație prezintă o oportunitate semnificativă pentru soluții energetice ecologice.

Această nouă tehnologie are potențialul de a face o mare diferență în multe domenii. Producția industrială, care generează cantități mari de căldură reziduală, ar putea beneficia cel mai mult prin transformarea căldurii reziduale în electricitate. Acest lucru ar ajuta la economia de energie și la reducerea impactului asupra mediului.

Această tehnologie s-ar putea folosi în diferite moduri, de la furnizarea de energie în zone îndepărtate până la alimentarea senzorilor și a dispozitivelor în aplicațiile de zi cu zi. Caracterul său ecologic o face, de asemenea, o soluție promițătoare pentru generarea de energie durabilă în clădiri și în infrastructură.

Problema cu stocarea

Captarea energiei din căldura reziduală este doar primul pas, deoarece stocarea eficientă a acesteia este la fel de importantă.

Supercondensatoarele sunt dispozitive de stocare a energiei care încarcă și descarcă rapid electricitatea. Acest lucru le face esențiale pentru aplicațiile care necesită o livrare rapidă a energiei.

Cu toate acestea, dependența lor de materialele din carbon, derivate din combustibili fosili, ridică preocupări de durabilitate, subliniind nevoia unor alternative regenerabile în producția lor.

Carbonul poros pe bază de lignină poate servi drept electrod în supercondensatoare pentru stocarea energiei generată din recoltarea căldurii reziduale folosind o membrană de lignină, așa cum a descoperit grupul nostru de cercetare.

Acest proces permite membranei de lignină să capteze și să transforme căldura reziduală în energie electrică, în timp ce structura poroasă de carbon facilitează mișcarea rapidă și stocarea ionilor.

Oferind o alternativă ecologică care evită substanțele chimice nocive și dependența de combustibilii fosili, această abordare oferă o soluție durabilă pentru stocarea energiei din căldura reziduală.

Caldura corpului uman

Credit: PeopleImages.com – Yuri A/Shutterestock

Această inovație în tehnologia de stocare a energiei ar putea alimenta orice, de la electronice de larg consum, dispozitive portabile până la vehicule electrice.

Traducere după How wasted heat from our bodies could generate green energy

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *