Un equipo de investigadores ha descubierto una forma ingeniosa de convertir las gotas de agua que caen, como la lluvia, en electricidad utilizable. Al dirigir las gotas hacia tubos verticales estrechos para crear un "flujo de empuje", pudieron separar cargas y recolectar energía con una eficiencia sorprendente. Este sencillo dispositivo no sólo supera las ineficiencias de los métodos tradicionales de separación de carga, sino que también genera suficiente energía para encender 12 LED.
El innovador sistema tiene potencial para aplicaciones en tejados y entornos urbanos, proporcionando una alternativa sostenible y de bajo costo a la generación de energía hidroeléctrica.
Cuando dos materiales entran en contacto, se transfieren cargas en sus superficies; un ejemplo común es la electricidad estática creada cuando un globo roza la piel. Asimismo, cuando el agua fluye sobre determinadas superficies, gana o pierde carga eléctrica. Ahora, los investigadores que informaron hoy (16 de abril) en ACS Central Science han aprovechado este efecto para generar electricidad a partir de gotas de lluvia que fluyen a través de tubos delgados. El sistema genera suficiente electricidad para encender 12 luces LED.
"El agua que cae a través de tuberías verticales puede generar grandes cantidades de energía eléctrica a través de un patrón de flujo de agua específico llamado flujo de empuje", dijo Siowling Soh, autor correspondiente del estudio. "Este modelo de flujo de empuje puede capturar la energía de la lluvia y utilizarla para producir electricidad limpia y renovable".
El agua fluye en ráfagas cortas, o tapones, a través de un tubo delgado recubierto de polímero, como se muestra en estas ilustraciones e imágenes, para generar electricidad. Fuente de la imagen: Adaptado de ACS Central Science 2025, DOI: 10.1021/acscentsci.4c02110
La energía hidroeléctrica tradicional funciona moviendo grandes cantidades de agua para impulsar turbinas. Pero esto sólo funciona en lugares con mucha agua, como los ríos. Para flujos más pequeños y lentos, los investigadores exploraron una alternativa: la separación de cargas. Cuando el agua fluye a través de un canal con una superficie conductora, el proceso genera electricidad. Sin embargo, este método es extremadamente ineficaz porque la carga sólo se acumula en la superficie donde el agua entra en contacto.
Para mejorar la eficiencia, los científicos han intentado utilizar canales de micras y nanoescalas para aumentar la superficie. Pero estos canales son demasiado pequeños para que el agua fluya fácilmente y bombear agua a través de ellos requiere más energía de la que el sistema puede producir. Para resolver este problema, Soh, Chi Kit Ao y su equipo buscaron una forma de generar electricidad utilizando canales más grandes que permitieran que el agua de lluvia fluyera de forma natural.
El equipo diseñó un dispositivo simple en el que el agua fluye desde la parte inferior de una torre a través de una aguja de metal, rociando gotas del tamaño de una gota de lluvia en una abertura en un tubo de polímero vertical de 12 pulgadas de alto (32 centímetros) y 2 milímetros de ancho. Las gotas de agua chocan de frente en la parte superior del tubo, creando un flujo en tapón: una columna corta de agua llena de burbujas de aire. A medida que el agua fluye a través del tubo, las cargas se separan. Luego, el agua se recoge en una taza debajo del tubo. La energía eléctrica se recoge mediante cables colocados encima de los tubos y en las copas.
El sistema de flujo de empuje convierte más del 10% de la energía del agua que fluye por la tubería en energía eléctrica. En comparación con el flujo continuo de agua, la energía eléctrica generada por el flujo de empuje es 5 órdenes de magnitud mayor. Debido a que las velocidades de las gotas probadas fueron mucho más lentas que las de la lluvia, los investigadores creen que el sistema podría usarse para recolectar electricidad de las gotas de lluvia que caen.
En otro experimento, los investigadores observaron que hacer correr agua a través de dos tuberías simultánea o secuencialmente duplicaba la cantidad de energía producida. Usando esta información, hicieron fluir agua a través de cuatro tuberías y el dispositivo encendió 12 luces LED de forma continua durante 20 segundos. Los investigadores dicen que la energía de flujo de empuje podría ser más sencilla de instalar y mantener que las plantas hidroeléctricas, y también podría ser conveniente para espacios urbanos como los tejados.
Compilado de /ScitechDaily