Si può usare il corpo umano per generare energia come in “Matrix”, se possibile senza trasformarsi in batterie con un tubo nella schiena?
Ci sono modi più etici per raccogliere energia dal corpo umano: non parlo di metodi indiretti (come la tecnologia RF-TENG) ma di meccanismi che possono trarre energia direttamente dal corpo. In questo post vi parlerò di 5 esempi interessanti di tecnologia già esistente o in via di sviluppo.
Ma prima, una doverosa domanda: quanta energia possiamo ricavare dal corpo umano?
Il nostro corpo è un incredibile capolavoro di biologia. Può fare cose impressionanti, compresa la produzione di elettricità, anche quando è a riposo.
L’essere umano medio, a riposo, produce circa 100 watt di potenza. Ciò equivale a circa 2000 kcal di energia alimentare, motivo per cui l’apporto giornaliero raccomandato di calorie è proprio intorno alle 2000 kcal.
Ci sono varie funzioni corporee che si basano sul flusso di ioni carichi, come quelle che coinvolgono muscoli e cuore. Tuttavia, uno degli organi che ha molta attività elettrica è il cervello. Questo organo vitale ospita un centinaio di miliardi di fili biologici elettricamente conduttivi, noti anche come neuroni.
Quanti kWh di energia vengono dal corpo umano?
Nel film Matrix si fa menzione di 25000 BTU (British thermal Unit). L’equivalente è di circa 7 kilowatt ora, e sembra un po’ esagerato. Infatti lo è. Secondo altri studi, la quantità di energia prodotta dal corpo umano è tra i 0,07 e i 0,11 kWh: dipende dallo stato di veglia o di sonno.
Ciò detto, andiamo a dare un’occhiata a 5 esempi di tecnologia che ricava energia dal corpo umano.
ETRI, Energia dal calore del corpo
Un team di ricercatori sta cercando modi per utilizzare il calore del corpo umano per generare energia. Il team dell’Istituto di ricerca elettronica e telecomunicazioni (ETRI) in Corea del Sud spera che questo studio possa rivoluzionare le tecnologie indossabili.
Ha creato un generatore termoelettrico leggero e flessibile che utilizza la differenza di temperatura tra l’aria “calda” proveniente dal corpo e l’aria circostante per generare elettricità. Il modulo ha una larghezza di 5 cm e una lunghezza di 11 cm e potrebbe essere utilizzato come forma di generatore per un’altra tecnologia indossabile in futuro. “Quando una apposita struttura è attaccata al dispositivo termoelettrico, si verifica una differenza di temperatura tra la pelle e la struttura, imitando le dinamiche delle ghiandole sudoripare. Questa tecnologia di base è chiamata dissipatore di calore biomimetico. Aumenta il rendimento del modulo termoelettrico cinque volte quella dei prodotti convenzionali, massimizzando l’efficienza energetica”. I test iniziali del dispositivo sono stati in grado di generare 35 microwatt per centimetro quadrato. Questo è circa 1,5 volte superiore rispetto ad altri studi su tecnologie simili fatti negli USA.
Energia dal sudore del corpo umano
I ricercatori della Jacobs School of Engineering, dell’Università della California, San Diego stanno lavorando su un modo di usare il sudore umano per generare elettricità. Hanno creato un piccolo tatuaggio temporaneo che incorpora enzimi in grado di ricavare una corrente elettrica dal sudore. Questi enzimi spogliano gli elettroni (si ossidano) dal lattato nel sudore per produrre piccole quantità di elettricità ogni volta che chi lo indossa suda (magari facendo sport). Producono abbastanza elettricità per alimentare piccoli dispositivi elettronici come i LED e persino le radio Bluetooth.
Le celle a biocarburante generano una potenza 10 volte maggiore per superficie rispetto a qualsiasi cella a biocarburante esistente.
I generatori realizzati potrebbero essere utilizzati per alimentare una ampia gamma di dispositivi indossabili. Le cellule epidermiche di biocarburanti rappresentano un importante passo avanti nel settore che lotta da sempre per rendere i dispositivi abbastanza elastici e potenti.
Le celle a biocarburante di Grenoble
Nel 2011, un team di ricercatori dell’Università Joseph Fourier di Grenoble ha creato una tecnologia impiantabile in grado di generare elettricità dal corpo umano. Le celle a biocarburante assorbono energia da sostanze che sono disponibili gratuitamente nel corpo umano: glucosio e ossigeno. Ogni cella è composta da due elettrodi speciali che svolgono funzioni separate. Il primo ossida (spoglia elettroni di) glucosio. L’altro dona elettroni (riduce) a molecole di ossigeno e idrogeno. Quando entrambi gli elettrodi sono collegati in un circuito, producono un flusso di elettroni da un elettrodo all’altro. Questo genera una pratica corrente elettrica che può essere sfruttata per alimentare dispositivi indossabili o altre tecnologie impiantate (come i pacemaker).
Il Dr. Serge Cosnier e il suo team sono stati i primi a dimostrare questo concetto impiantando una cella prototipo in un essere vivente e facendola funzionare.
Nel 2010, un primo modello della biocellula è stato impiantato in un topo di laboratorio dove è rimasto per 40 giorni, producendo costantemente elettricità senza effetti collaterali visibili sulla salute o sul comportamento del ratto.
Energia dall’interno dell’orecchio
Nel 2012 un team di ricercatori nel Massachusetts ha prodotto un dispositivo in grado di raccogliere energia dall’orecchio.
Come? Le orecchie dei mammiferi contengono piccole tensioni elettriche chiamate potenziale endococleare (EP). Situato all’interno della coclea, l’EP aiuta a convertire le onde di pressione in impulsi elettrici da inviare al cervello. È un potenziale elettrico molto piccolo (intorno a un decimo di volt), ma è abbastanza forte da alimentare, in teoria, apparecchi o impianti acustici.
Un prototipo di chip impianto nell’orecchio di una cavia ha generato abbastanza elettricità per alimentare un minuscolo trasmettitore radio, ma per impianti più complessi occorre molta più energia.
Energia dal movimento del corpo
La conversione del movimento cinetico umano in energia non è una novità, ma nPowerPEG ha fatto molto passi avanti.
Il dispositivo, sviluppato ormai quasi un decennio fa, è un piccolo oggetto a forma di tubo che si aggancia a una cintura o uno zaino e genera elettricità mentre chi lo indossa si muove. Incorpora un magnete, una molla e una bobina di induzione che funzionano tutti in armonia per generare energia.
Non è in grado di produrre elettricità sufficiente per alimentare laptop o tablet, ma potrebbe avere un grande potenziale in futuro per alimentare un’altra tecnologia indossabile o dispositivi elettronici più piccoli, come i cellulari.
