A eletricidade é gerada nos poros do silício unicamente por meio do atrito causado pela pressão e pela água. A tecnologia é adequada para uso prático em várias áreas.
[Imagem: TU Hamburg/DESY/Kunsting]

Nano-hidrelétrica

Cientistas descobriram uma nova maneira de converter energia mecânica em eletricidade usando água.

A diferença é que, em vez de a água estar contida em gigantescas represas, essa nova forma de hidroeletricidade usa água confinada em poros nanométricos de silício como fluido de trabalho ativo.

Luis Bartolomé e colegas de várias instituições europeias demonstraram que injetar e extrair ciclicamente a água no interior de blocos porosos de silício produz energia elétrica mensurável.

Não será suficiente para alimentar uma cidade, ou mesmo um computador, já que o ambiente gerador são nanoporos minúsculos, cujas superfícies internas são hidrorrepelentes, e a energia produzida fica na faixa dos microjoules - seriam necessários quilômetros quadrados de área superficial do silício nanoporoso para produzir a energia fornecida por uma pilha AA.

Contudo, além de representar uma descoberta importante do ponto de vista da física básica, o conceito desta nano-hidrelétrica se enquadra na classe dos nanogeradores triboelétricos, que podem alimentar aparelhos ultraminiaturizados, sobretudo sensores, ou dispositivos na escala dos componentes eletrônicos no interior dos chips.

Áreas sujeitas a uma pressão mecânica, da força do vento a amortecedores de veículos, representam oportunidades para extração da energia por intrusão/extrusão.
[Imagem: Luis Bartolomé a et al. - 10.1016/j.nanoen.2025.111488]

Usos práticos da nano-hidreletricidade

O sistema desenvolvido pela equipe, batizado de "nanogerador triboelétrico de intrusão-extrusão" (IE-TENG), utiliza pressão para forçar repetidamente a água para dentro (intrusão) e para fora (extrusão) de poros em nanoescala.

Durante esse processo, ocorre a geração de carga na interface entre o sólido e o líquido. É o mesmo tipo de eletricidade gerada por atrito que ocorre no nosso cotidiano - como quando você caminha sobre um carpete. Os elétrons são transferidos de um corpo para outro, acumulando uma carga que é repentinamente descarregada quando um terceiro corpo é tocado - isso acontece quando você toca na maçaneta da porta, a carga se dissipa e você recebe um pequeno choque elétrico.

Dispositivos eletrónicos inovadores

Uma grande vantagem deste novo gerador é que ele é simples, não precisa ter partes móveis e só usa materiais comuns de baixo custo. Além disso, a eficiência de conversão de energia alcançada, de até 9%, está entre as mais altas já relatadas para nanogeradores sólido-líquido.

"Combinar silício nanoporoso com água permite uma fonte de energia eficiente e reproduzível - sem materiais exóticos, mas apenas usando o semicondutor mais abundante na Terra, o silício, e o líquido mais abundante, a água," disse Bartolomé.

"A tecnologia abre caminho para sistemas de sensores autônomos e livres de manutenção - por exemplo, na detecção de água, no monitoramento de esportes e saúde em roupas inteligentes, ou na robótica háptica, onde o toque ou o movimento geram diretamente um sinal elétrico. Materiais movidos a água marcam o início de uma nova geração de tecnologias autossustentáveis," disse o professor Simone Meloni, membro da equipe