A lâmpada de solo baseia-se nos mesmos princípios que fazem um relógio de batata ou limão funcionar. Veja mais fotos da ciência verde. iStockphoto.com/tyncho No que diz respeito à iluminação elétrica tradicional, não há muita variedade no fornecimento de energia:ela vem da rede. Quando você aperta um interruptor para acender a luz do seu quarto, os elétrons começam a se mover da tomada da parede para os componentes metálicos condutores da lâmpada. Os elétrons fluem através desses componentes para completar um circuito, fazendo com que uma lâmpada acenda (para detalhes completos, veja Como funcionam as lâmpadas).
As fontes alternativas de energia estão em ascensão, porém, e a iluminação não é exceção. Você encontrará lâmpadas movidas a vento, como a lâmpada de rua da empresa de design holandesa Demakersvan, que possui uma turbina de lona que gera eletricidade em condições de vento. A Woods Solar Powered EZ-Tent usa painéis solares montados no telhado para alimentar sequências de LEDs dentro da barraca quando o sol se põe. A Philips combina as duas fontes de energia em seu protótipo de luminária Light Blossom, que obtém eletricidade de painéis solares quando está ensolarado e de uma turbina eólica montada no topo quando não está. E não vamos esquecer a fonte de energia mais antiga de todas:o trabalho humano. Dispositivos como a lanterna cinética Dynamo geram luz quando o usuário aciona uma alavanca.
A maioria de nós está familiarizada com a energia eólica, solar e cinética e o que elas podem fazer. Mas um dispositivo em exibição na Semana de Design de Milão do ano passado chamou a atenção para uma fonte de energia sobre a qual não ouvimos falar com frequência:a sujeira.
Neste artigo, descobriremos como funciona uma lâmpada de solo e exploraremos suas aplicações. Na verdade, é uma maneira bastante conhecida de gerar eletricidade, tendo sido demonstrada pela primeira vez em 1841. Hoje, existem pelo menos duas maneiras de gerar eletricidade usando o solo:em uma, o solo atua basicamente como um meio para o fluxo de elétrons; no outro, o solo está realmente criando os elétrons.
Vamos começar com a lâmpada de solo exibida em Milão. O dispositivo usa sujeira como parte do processo que você encontraria no trabalho em uma bateria antiga comum.
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Lâmpada de bateria de terra
Lâmpada de bateria microbiana
Lâmpada de bateria de terra
A designer de produtos holandesa Marieke Staps criou a chamada Soil Lamp. Foto cortesia de Marieke Staps A designer de produtos holandesa Marieke Staps criou a chamada Lâmpada de Solo . E embora o design em si seja novo, ele incorpora um conceito bastante antigo, às vezes chamado de "bateria de terra".
Em 1841, o inventor Alexander Bain demonstrou a capacidade da terra simples para gerar eletricidade. Ele colocou dois pedaços de metal no chão - um de cobre e um de zinco - a cerca de 1 metro de distância, com um circuito de fio conectando-os. O resultado foi eletricidade, cerca de 1 volt – o suficiente para alimentar o relógio que ele conectou ao circuito [fonte:EE].
Essa configuração de sujeira é semelhante à bateria de célula Daniell comum , que remonta à década de 1830. A célula de Daniell tem duas partes:cobre (o cátodo) suspenso em solução de sulfato de cobre e zinco (o ânodo) suspenso em solução de sulfato de zinco. Essas soluções são eletrólitos – líquidos com íons. Os eletrólitos facilitam a troca de elétrons entre o zinco e o cobre, gerando e canalizando uma corrente elétrica. Uma bateria de aterramento - e uma bateria de batata ou uma bateria de limão, para esse assunto - está essencialmente fazendo a mesma coisa que uma célula Daniell, embora com menos eficiência. Em vez de usar sulfatos de zinco e cobre como eletrólitos, a bateria da Terra usa sujeira.
Quando você coloca um eletrodo de cobre e um eletrodo de zinco em um recipiente de lama (tem que estar molhado), os dois metais começam a reagir, porque o zinco tende a perder elétrons mais facilmente que o cobre e porque a sujeira contém íons. Umedecer a sujeira a transforma em uma verdadeira "solução" eletrolítica. Assim, os eletrodos começam a trocar elétrons, assim como em uma bateria padrão.
Se os eletrodos estivessem se tocando, eles apenas criariam muito calor enquanto reagem. Mas, como estão separados pelo solo, os elétrons livres, para se moverem entre os metais desigualmente carregados, precisam atravessar o fio que conecta os dois metais. Conecte um LED a esse circuito completo e você terá uma lâmpada de solo.
O processo não vai continuar para sempre - eventualmente o solo vai quebrar porque a sujeira fica sem suas qualidades eletrolíticas. A substituição do solo reiniciaria o processo, no entanto.
A lâmpada de solo da Staps é um conceito de design - não está no mercado (embora você provavelmente possa criar o seu próprio - basta substituir "batata" por "recipiente de lama" em um experimento de lâmpada de batata).
Uma abordagem muito mais recente para a bateria da Terra usa o solo como um participante mais ativo na produção de eletricidade. No caso da célula de combustível microbiana, é o que está na sujeira que conta.
Lâmpada de bateria microbiana
Basta uma pequena quantidade de energia para acender uma luz ou carregar um telefone celular. iStockphoto.com/CaraMaria Se você tem uma pilha de compostagem no seu quintal, já sabe que a sujeira é uma substância ativa. Ou melhor, contém muita atividade – micróbios vivos no solo estão constantemente metabolizando nossos resíduos em produtos úteis. Em uma pilha de compostagem, esse produto é fertilizante. Mas existem micróbios que produzem algo ainda mais poderoso:o fluxo de elétrons.
Espécies de bactérias como Shewanella oneidensis , Rhodoferax ferrireducens , e Geobacter sulfurreducens , encontrados naturalmente no solo, não apenas produzem elétrons no processo de decompor seus alimentos (nossos resíduos), mas também podem transferir esses elétrons de um local para outro.
Uma startup chamada Lebone Solutions criou uma maneira de aproveitar essa eletricidade microbiana para fornecer iluminação e carregamento de telefones celulares na África rural.
Baterias microbianas , ou células de combustível microbianas , já existem em laboratórios de pesquisa há algum tempo, mas sua potência é tão baixa que eles são vistos principalmente como algo a ser explorado para uso futuro. Eles não podiam alimentar uma secadora de roupas de forma alguma. Mas a Lebone Solutions encontrou um uso para as baterias microbianas:basta uma pequena quantidade de energia para acender uma luz ou carregar um telefone celular.
O dispositivo é simples de criar. Consiste principalmente em um pano de grafite (o ânodo) colocado no fundo de um recipiente, coberto com terra e um pedaço de arame de galinheiro (o cátodo). Um fio condutor conecta o ânodo e o cátodo para criar um circuito, com um LED conectado ao circuito.
À medida que os micróbios comem os resíduos no solo, eles produzem elétrons. Esses elétrons querem fluir em direção a uma carga mais positiva, então eles viajam através da rede de bactérias, movendo-se do ânodo de tecido de grafite através do fio condutor para chegar ao cátodo de arame. À medida que esta corrente flui através do circuito, um LED acende.
Lebone estima que uma célula de combustível medindo 10,7 pés quadrados (1 metro quadrado) produziria 1 watt, o que poderia carregar um telefone celular; 53,8 (5 metros quadrados) poderia alimentar uma lâmpada ou um ventilador [fonte:Grifantini].
No mundo desenvolvido, uma célula de combustível microbiana não seria uma fonte de energia eficiente. Mas na África rural, onde não há fonte de energia da rede, esse tipo de configuração pode ser uma mudança bem-vinda de caminhar vários quilômetros para carregar um telefone. Lebone está atualmente introduzindo a célula de combustível em várias aldeias africanas.
Para obter mais informações sobre baterias terrestres, células de combustível microbianas e tópicos relacionados, consulte os links na próxima página.
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Sources
Alviani, Carl. "The amazing dirt-powered lamp." Core77.http://www.core77.com/blog/technology/the_amazing_dirtpowered_lamp_11300.asp
