Ricavare energia pulita e rinnovabile dalla pioggia è un futuro davvero così vicino?

In cerca di soluzioni per l’energia pulita e rinnovabile, un gruppo di ricerca guidato dalla National University of Singapore ha condotto una serie di esperimenti da cui è emerso che un flusso di goccioline simili alla pioggia in un tubo è riuscito ad accendere 12 LED. Siamo vicini ad una svolta? Il fenomeno che si...

Apr 19, 2025 - 12:46

Ricavare energia pulita e rinnovabile dalla pioggia è un futuro davvero così vicino?

In cerca di soluzioni per l’energia pulita e rinnovabile, un gruppo di ricerca guidato dalla National University of Singapore ha condotto una serie di esperimenti da cui è emerso che un flusso di goccioline simili alla pioggia in un tubo è riuscito ad accendere 12 LED. Siamo vicini ad una svolta?

Il fenomeno che si cela dietro questa sperimentazione è tutt’altro che nuovo: è infatti ben noto da tempo che, quando due materiali entrano in contatto, le particelle cariche presenti sulle loro superfici possono generare, attraverso lo sfregamento, elettricità statica. Allo stesso modo, l’acqua che scorre su alcune superfici può acquisire o perdere carica.

E tra l’altro un team di ricercatori dell’Università di Melbourne e della RMIT University ha recentemente scoperto che l’acqua può generare una carica elettrica fino a 10 volte superiore a quanto noto, attraverso il fenomeno dello stick-slip.

In pratica, gli scienziati hanno scoperto che, quando una goccia d’acqua rimane “bloccata” su un piccolo ostacolo o una superficie irregolare, e l’energia potenziale accumulata genera energia cinetica sufficiente a farla “saltare o scivolare” oltre l’ostacolo, e quindi una carica irreversibile mai riportata prima.

Ma cosa c’è di nuovo rispetto alla comune energia idroelettrica?

Quando l’acqua corrente muove una turbina, genera elettricità, e questo è decisamente noto e applicato anche su scala industriale da tempo. Tuttavia, l’energia idroelettrica è limitata a luoghi con grandi volumi d’acqua, come i fiumi.

Per volumi d’acqua più piccoli e lenti, un’alternativa è sfruttare la separazione di carica, un fenomeno che produce cariche elettriche mentre l’acqua scorre attraverso un canale con una superficie interna elettricamente conduttiva.

Tuttavia, la separazione delle cariche è estremamente inefficiente perché è limitata alla superficie su cui si muove l’acqua. In precedenza, gli scienziati hanno in realtà cercato di incrementare l’efficienza rendendo disponibile una maggiore superficie attraverso canali in micro o nanoscala per un flusso d’acqua continuo.

Ma l’acqua non passa naturalmente attraverso canali così piccoli e, se pompata, richiede più energia di quanta ne venga generata. La ricerca di oggi, invece, produce elettricità utilizzando canali più grandi, in modo che l’acqua piovana possa attraversarli.

L’acqua che cade attraverso un tubo verticale genera una quantità sostanziale di elettricità utilizzando uno specifico schema di flusso: il flusso a tappo – spiega Siowling Soh, che ha guidato il lavoro – Questo schema di flusso a tappo potrebbe consentire di raccogliere l’energia della pioggia per generare elettricità pulita e rinnovabile

©Rielaborazione EurekAlert da ACS Central Science 2025

Come gli scienziati hanno risolto il problema

Il team ha progettato una semplice configurazione in cui l’acqua fuoriesce dal fondo di una torre attraverso un ago metallico e spruzza gocce delle dimensioni della pioggia nell’apertura di un tubo polimerico verticale alto 320 millimetri e largo 2.

In questo modo la collisione frontale delle gocce nella parte superiore del tubo provoca un flusso a tappo, con brevi colonne d’acqua intervallate da sacche d’aria. E, mentre l’acqua scorre all’interno del tubo, le cariche elettriche si separano. L’acqua viene dunque raccolta in una tazza sotto il tubo, con i cavi posizionati nella parte superiore del tubo.

Risultato? Il sistema a flusso a pistone converte oltre il 10% dell’energia dell’acqua che cade attraverso i tubi in elettricità: il flusso a pistone produce infatti 5 ordini di grandezza in più di elettricità rispetto ad una configurazione in cui l’acqua che scorre in un flusso continuo.

Poiché le velocità delle gocce testate sono di molto inferiori a quelle della pioggia, i ricercatori suggeriscono che il sistema potrebbe essere utilizzato per raccogliere elettricità dalle gocce di pioggia che cadono.

In un altro esperimento, i ricercatori hanno invece osservato che far scorrere l’acqua attraverso due tubi, simultaneamente o in sequenza, genera il doppio dell’energia. Utilizzando queste informazioni, hanno quindi incanalato l’acqua attraverso quattro tubi e il sistema ha alimentato 12 LED ininterrottamente per 20 secondi.

Tra l’altro i ricercatori affermano che l’energia a flusso a pistone potrebbe essere più semplice da installare e mantenere rispetto alle centrali idroelettriche e potrebbe essere utile per spazi urbani come i tetti. Ma chiaramente questo è solo un primo, importantissimo, passo.

Il lavoro è stato pubblicato su ACS Central Science.

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