Quando pensamos em fontes de energia renováveis ​​que poderiam ajudar a substituir a queima de combustíveis à base de carbono que alteram o clima, painéis solares e turbinas eólicas vêm à mente. Mas os cientistas da Universidade de Columbia identificaram outro, fonte de energia até agora inexplorada que pode ser tão promissora - a enorme quantidade de água que evapora continuamente dos lagos e reservatórios do país.

Esse fenômeno natural, eles dizem, poderia ser acessado por dispositivos contendo folhas cobertas com esporos bacterianos, que se contraem e se expandem em resposta às mudanças de umidade - quase como a flexão de um músculo. Essa ação mecânica do "músculo", por sua vez, poderia ser usado para gerar quantidades gigantescas de eletricidade, eles dizem.

Em um artigo recém-publicado na revista Nature Communications, os pesquisadores estimam que os corpos d'água interiores dos Estados Unidos têm pelo menos o potencial teórico para gerar até 325 gigawatts de eletricidade, uma quantidade equivale a quase 70 por cento do nosso consumo elétrico nacional em 2015.

"Nosso músculo artificial absorve a água que evapora da superfície do lago, "diz o engenheiro químico e autor do estudo Ahmet-Hamdi Cavusoglu, via email. "À medida que absorve água, o músculo incha e se expande. Quando o músculo absorve toda a água possível, as venezianas acima do músculo se abrem para que a água do músculo possa evaporar no ar. Conforme a água sai do músculo, o músculo encolhe, puxando uma turbina para gerar energia, semelhante a um remador em uma máquina de remo puxando a turbina. "

Na prática, essa quantidade de poder pode ser difícil de alcançar, já que como o artigo observa, exigiria cobrir completamente toda a superfície de quase todos os lagos e reservatórios domésticos. Mas como até mesmo uma implantação muito menor de motores de evaporação - digamos, cobrindo 10 por cento dessas superfícies de água - ainda poderia adicionar uma quantidade substancial de capacidade elétrica ao abastecimento da nação.

"Se cobríssemos apenas 10 por cento dos dez principais lagos e reservatórios que estudamos com os motores de evaporação mais eficientes possíveis, "diz Cavusoglu, agora é diretor associado da Academic Venture Exchange e diretor de parcerias da Innovation Accelerator Foundation, "poderíamos aproveitar uma potência média de 7,1 gigawatts de uma área de cerca de 560 milhas quadradas [1450 quilômetros quadrados], que é maior do que o setor de energia solar de utilidade nos EUA em 2013. "

E isso se eles usassem lagos e reservatórios. A energia de evaporação pode ser obtida de outras fontes também, variando de rios e litorais a campos agrícolas umedecidos pela irrigação.

"A água é praticamente onipresente no meio ambiente, "diz Ozgur Sahin, professor associado de ciências biológicas e física na Columbia e um dos co-autores do estudo. (Sahin e colegas foram os pioneiros no uso de esporos e evaporação para criar motores minúsculos, conforme detalhado neste artigo da Nature Communications de 2015.)

Usar a evaporação como fonte de energia renovável também pode ter outras vantagens, observam os pesquisadores. A evaporação é impulsionada pela energia solar, que é absorvido por um corpo de água e armazenado, quase como uma bateria gigante, e então liberado gradualmente. Isso significa que um motor de evaporação pode produzir eletricidade com menos flutuações do que painéis solares ou turbinas eólicas, cuja produção cai sempre que o vento diminui ou o sol se esconde atrás de uma nuvem.

Adicionalmente, motores de evaporação podem alterar a quantidade de vapor d'água emitido por um lago ou reservatório ou outra fonte, fornecendo ajuda às partes carentes de água do país. Os motores também podem controlar a saída elétrica.

"Uma propriedade interessante que percebemos é que, ao desacelerar a evaporação, podemos aumentar a temperatura da água, efetivamente armazenando energia como calor que poderíamos posteriormente liberar sob demanda, "diz Cavusoglu." Dependendo das condições meteorológicas locais, poderíamos liberar essa energia armazenada rapidamente como evaporação adicional para corresponder às flutuações na demanda de energia elétrica. Isso seria semelhante a como as barragens hidrelétricas variam sua produção de energia, alterando a taxa de fluxo de água através da barragem. "

Até aqui, motores de evaporação foram testados apenas em laboratório, e há muito mais trabalho de pesquisa e desenvolvimento pela frente antes que a tecnologia pudesse ser ampliada a ponto de se tornar uma importante fonte de eletricidade.

"Primeiro, materiais melhores e maiores precisam ser feitos que possam efetivamente aproveitar a energia da evaporação, "diz Cavusoglu." Atualmente, o laboratório Sahin está pesquisando como fazer melhores materiais baseados em esporos e construir protótipos de motores maiores. Esperamos ver protótipos maiores sendo demonstrados nos próximos anos. "

De acordo com um estudo de 2013 realizado por cientistas americanos e canadenses, um dia típico de evaporação dos Grandes Lagos pode chegar a 820 bilhões de galões (3,1 trilhões de litros) - quase 20 vezes a vazão das Cataratas do Niágara.