Công nghệ tạo điện năng từ cây xanh
Kim Tiến
19/12/2018
KH&CN nước ngoài
Việc tìm ra các nguồn năng lượng bền vững, không ô nhiễm và thân thiện với môi trường là một trong những thách thức chính của nhân loại trong tương lai. Nhóm các nhà nghiên cứu liên ngành về khoa học robot và sinh học tại Viện Công nghệ Ý (IIT - Istituto Italiano di Tecnologia) ở Pontedera (Pisa, Ý) đã phát hiện ra thực vật sống có thể giúp con người tạo ra điện.
Fabian Meder, Barbara Mazzolai và các cộng sự tại IIT đã phát hiện ra thực vật sống thực sự là một nguồn năng lượng "xanh", có thể trở thành một trong những nguồn cung cấp điện hoàn hảo trong tương lai, với ưu điểm vừa thích hợp với môi trường tự nhiên, vừa dễ dàng tiếp cận trên toàn thế giới.
Nghiên cứu (được công bố trên tạp chí Advanced Functional Materials) đã chỉ ra rằng, với một chiếc lá duy nhất, thực vật có thể tạo ra lượng điện đủ để cung cấp đồng thời cho 100 bóng đèn LED. Các nhà nghiên cứu cũng đã cho thấy loài “cây lai” – loài cây vừa có lá tự nhiên và nhân tạo - còn có thể hoạt động như một máy phát điện "xanh" chuyển đổi gió thành năng lượng.
Mục tiêu của nhóm nghiên cứu là phát triển các phương pháp mới, cũng như công nghệ robot và công nghệ vật liệu lấy cảm hứng từ thế giới tự nhiên. Do đó, các phương pháp lấy ý tưởng từ sinh học có thể giúp phát triển các loại robot và công nghệ phù hợp với môi trường hơn các giải pháp hiện nay. Qua việc điều phối dự án Plantoid do EU tài trợ vào năm 2012, Barbara Mazzolai đã hiện thực hóa robot thực vật đầu tiên trên thế giới. Và trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã thí nghiệm trên nhiều loài thực vật và phát hiện lá cây có thể tạo ra điện khi chúng được gió hoặc một loại vật liệu riêng biệt tác động.
Do kết cấu đặc biệt sẵn có trong hầu hết lá cây, chúng có khả năng chuyển đổi cơ năng tác dụng lên bề mặt lá trở thành năng lượng điện. Cụ thể, chiếc lá có thể tập hợp các điện tích trên bề mặt nó nhờ quá trình nhiễm điện do tiếp xúc. Những điện tích này lập tức được truyền vào mô thực vật bên trong. Những mô thực vật hoạt động tương tự như sợi "dây cáp" có chức năng vận chuyển điện được tạo ra đến các bộ phận khác của cây. Do đó, chỉ cần kết nối một "phích cắm" với thân cây, có thể thu thập được điện tạo ra và cung cấp cho các thiết bị điện tử. Các nhà nghiên cứu của IIT cho thấy, điện áp được tạo ra bởi một chiếc lá có thể đạt tới hơn 150 Volts, đủ để cung cấp năng lượng đồng thời cho 100 bóng đèn LED mỗi khi chiếc lá được tác động.
Trong bài công bố, các nhà nghiên cứu đã lần đầu tiên cho thấy cách tạo ra điện nhờ quá trình nhiễm điện do tiếp xúc của thực vật có thể dùng để chuyển đổi gió thành điện năng. Để thực hiện, các nhà nghiên cứu gắn thêm các chiếc lá nhân tạo lên một cây trúc đào Nerum, đồng thời tác dụng lực lên lá trúc đào Nerum thật. Khi gió thổi vào cây và làm lá cây di chuyển, càng nhiều lá cây thật được cọ sát bởi lá nhân tạo, thì càng nhiều điện được tạo ra. Do đó, chúng ta có thể dễ dàng tăng lượng điện sản xuất được bằng cách khai thác toàn bộ bề mặt tán lá của cây hoặc thậm chí là một khu rừng.
Nghiên cứu này là bước khởi đầu cho một dự án mới với tên gọi Growbot mà Barbara Mazzolai sẽ thực hiện vào năm 2019. Dự án, do Châu Âu tài trợ, với mục đích tạo ra các robot sinh học có khả năng thực hiện các chuyển động giống thực vật. Năng lượng của các robot mới này sẽ được cung cấp một phần từ nguồn năng lượng có nguồn gốc từ thực vật. Điều này cho thấy cây cối có thể trở thành một trong những nguồn cung cấp điện sẵn có trong tương lai.