Investigadores da Universidade Nacional de Singapura descobriram recentemente uma forma de gerar energia a partir da queda de gotas de água, usando tubos verticais estreitos revestidos com um polímero especial.
A investigação, divulgada na revista ACS Central Science, demonstra que, com o chamado fluxo de pistão – um tipo de escoamento em que a água desce aos solavancos, com bolsas de ar entre as gotas – é possível produzir eletricidade suficiente para acender 12 lâmpadas LED.
“A água que cai através de um tubo vertical gera uma quantidade substancial de eletricidade usando um padrão específico de fluxo de água: o fluxo de pistão”, descreve Siowling Soh, principal autor do estudo. “Esse padrão de fluxo de pistão poderia permitir que a energia da chuva fosse aproveitada para gerar eletricidade limpa e renovável.”
Quando comparado com um fluxo contínuo de água, o método com gotas gerou 100 mil vezes mais energia.
Embora envolva fenómenos físicos complexos, o dispositivo criado pelos investigadores tem uma estrutura relativamente simples: gotas de água caem de uma agulha metálica para dentro de um tubo vertical muito estreito, com cerca de 2 milímetros de largura e 32 centímetros de altura.
Ao entrarem no tubo, as gotas formam colunas curtas de água intercaladas por bolsas de ar. Este padrão de escoamento, conhecido como fluxo de pistão (em inglês, “plug flow”), gera uma separação de cargas elétricas entre o topo e a base do tubo. Os investigadores colocaram fios nos dois extremos para recolher essa eletricidade e o resultado foi animador: mais de 10% da energia potencial da água foi transformada em eletricidade.
Quando comparado com um fluxo contínuo de água, o método com gotas gerou 100 mil vezes mais energia. E ao usarem quatro tubos ao mesmo tempo, os cientistas conseguiram manter acesas 12 lâmpadas LED durante 20 segundos.
Para Siowling Soh, esta solução pode ser especialmente útil em locais com muita chuva, como regiões tropicais, e é fácil de instalar em telhados ou zonas urbanas onde a água da chuva possa ser aproveitada. “Acreditamos que será útil em locais chuvosos, incluindo países tropicais como Singapura”, refere o investigador, citado pela Science News.
Ao usarem quatro tubos ao mesmo tempo, os cientistas conseguiram manter acesas 12 lâmpadas LED durante 20 segundos.
A ideia de produzir eletricidade com a chuva não é nova. Já em 2014, uma equipa de investigadores criou um pequeno gerador que produzia energia a partir do impacto de gotas de água sobre uma superfície especial.
O dispositivo funcionava com base em dois fenómenos físicos: a eletrificação por contacto e a indução eletrostática. O gerador era barato e fácil de construir e os autores mostraram que poderia servir para captar energia tanto da chuva como da água usada em casa.
Em 2020, outro estudo aprofundou esta possibilidade. Publicado na Physical Review Letters, o trabalho usou câmaras de alta velocidade e sensores para analisar o que acontece quando uma gota de água cai sobre uma superfície com carga elétrica. Os investigadores conseguiram medir com precisão a energia gerada e até criaram uma fórmula que permite prever a eficiência do processo consoante o tipo de gota, a altura da queda e as características do material.
Mais recentemente, em 2024, uma revisão científica mostrou o progresso feito na área dos geradores que funcionam com gotas. O artigo analisou diferentes formas de captar energia – desde o contacto da gota com uma superfície sólida até interações com líquidos e gases – e destacou o potencial destas tecnologias para alimentar sensores, especialmente em locais remotos ou integrados em sistemas automáticos de monitorização ambiental ou industrial. Os autores apontaram ainda vários desafios técnicos, como aumentar a quantidade de energia gerada e integrar estes dispositivos em infraestruturas já existentes.
Em termos de eficiência, o sistema converteu mais de 10% da energia potencial da água em eletricidade.
Embora ainda esteja em fase de testes, o sistema agora apresentado representa um avanço. A inovação, segundo os autores, está em conseguir gerar eletricidade a partir da separação de cargas entre a água e a superfície sólida, usando apenas a gravidade – sem necessidade de bombear o fluxo, uma limitação comum em métodos anteriores.
“Pela primeira vez, conseguimos recolher a energia da chuva, ou de outras fontes naturais como rios ou quedas de água, através da separação de cargas na interface sólido-líquido”, assegura Siowling Soh, em declarações ao New Scientist.
Em termos de eficiência, o sistema converteu mais de 10% da energia potencial da água em eletricidade – um salto face aos fluxos contínuos, que geram muito menos energia no mesmo tipo de tubo. Ainda que os valores absolutos de produção sejam baixos, os investigadores sublinham que o dispositivo pode ser replicado em larga escala, aproveitando a chuva que cai diariamente e que hoje se perde sem uso.
“A chuva cai diariamente na Terra, mas toda essa energia é desperdiçada porque não existe um sistema para a recolher”, diz Siowling Soh. “A chuva cai de vários quilómetros de altitude até ao solo, o que significa que há muito espaço tridimensional disponível para captar essa energia”, remata.