Độ ẩm có thể trở thành nguồn năng lượng tái tạo lớn nhất trong tự nhiên
Chúng ta đã không còn xa lạ với các nguồn năng lượng tái tạo tự nhiên như gió, mặt trời, địa nhiệt. Nhưng hôm nay, hơi nước có thể sẽ được bổ sung vào danh sách những nguồn năng lượng tái tạo lớn nhất có sẵn trong thiên nhiên. Trong một nổ lực để chứng minh tiềm năng của nguồn năng lượng mới này, tiến sĩ Ozgur Sahin cùng các cộng sự đã tạo ra một nguyên mẫu máy phát điện với các tấm cao su có thể di chuyển tương ứng với những thay đổi về độ ẩm nhờ một lớp phủ bào tử vi khuẩn.
Trong một nghiên cứu năm 2012 được xuất bản trên tạp chí Journal of the Royal Society Interface, Sahin cùng các cộng sự gồm tiến sĩ L. Mahadevan - thành viên Core Faculty thuộc viện Wyss và Adam Driks - giáo sư tiến sĩ vi trùng học và miễn dịch học tại trường y Stritch thuộc đại học Loyola, Chicago đã mô tả chi tiết cách một vi khuẩn có tên Bacillus subtilis tự khô để trở thành một dạng bào tử cứng có lớp vỏ nhăn nheo và bất động. Sau đó, những bào tử này có thể gần như ngay lập tức được phục hồi trạng thái ban đầu khi tiếp xúc với nước.
Bacillus subtilis
Các nhà nghiên cứu cho rằng các bào tử phải lưu trữ năng lượng thì mới có thể tự phục hồi trạng thái. Nhằm đo đạt mức năng lượng lưu trữ của các bào tử, Sahin đã phủ một lớp ván mỏng bằng silicon dẻo bên ngoài một dùng dịch chứa các bào tử với giả định ông sẽ có thể đo được lực định hướng theo độ ẩm qua một kính hiển vi nguyên tử. Điều khiến ông ngạc nhiên là trước khi đưa mẫu thử vào kính hiển vi, Sahin đã có thể nhìn thấy bằng mắt thường rằng lớp ván đã tự cong và duỗi thẳng tương ứng với những thay đổi về độ ẩm từ hơi thở của ông.
Sahin đã phát hiện ra rằng tấm ván dẻo được phủ bào tử có thể tạo ra lực gấp 1000 lần so với cơ bắp của con người khi độ ẩm được gia tăng từ khô hanh như những ngày trời nắng cho đến ẩm ướt trong những ngày nhiều sương mù. Con số này cũng gấp 10 lần so với các vật liệu hiện đang được sử dụng để chế tạo các bộ truyền động. Sahin cũng tính được mỗi 0,45 kg bào tử khô sẽ có thể tạo ra đủ lực để nhấc bổng một chiếc xe lên khỏi mặt đất 1 m.
Sau thử nghiệm với silicon, cao su, nhựa và băng dính, Sahin đã chọn cao su là vật liệu nhiều hứa hẹn nhất đối với một thiết bị truyền động phủ bào tử. Bằng các khối lắp ghép Lego, một chiếc quạt nhỏ, một thỏi nam châm và một khung sườn được phủ bào tử, Sahin đã tạo ra một chiếc máy phát điện phản ứng theo độ ẩm có khả năng tạo ra dòng điện qua hoạt động quay của nam châm nhờ tác động lật ra trước hoặc sau của bộ khung bào tử khi phản ứng với những thay đổi về độ ẩm.
Mặc dù nguyên mẫu trên chỉ có thể thu lại một tỉ lệ năng lượng khá nhỏ được giải phóng bởi sự bay hơi nhưng Sahin cho biết hiệu suất có thể được cải thiện bằng cách kỹ thuật hóa bào tử để nó trở nên cứng hơn và dẻo hơn tuỳ theo các trạng thái. Các nhà nghiên cứu tin rằng một ngày nào đó, công nghệ sẽ có thể được cải tiến và chúng ta sẽ có những chiếc máy phát điện hoạt động theo sự thay đổi về độ ẩm từ những vùng biển và cảng nước ấm.
"Năng lượng mặt trời và gió dao động đột ngột khi trời không nắng hay gió không thổi, và chúng ta sẽ không thể lưu trữ đủ năng lượng để cung cấp cho lưới điện trong thời gian dài. Nếu sự chênh lệch về độ ẩm có thể được khai thác để tạo ra điện vào ban đêm và ban ngày bằng một hệ thống máy phát mới, nó có thể cung cấp cho thế giới một nguồn năng lượng tái tạo mới," giám đốc kiêm nhà sáng lập viện Wyss - Don Ingber cho biết.
