เทคโนโลยีใหม่! ผลิตไฟฟ้าจากความชื้นในอากาศโดยไม่ต้องใช้พลังงานใดๆเลย

ฟังดูเหมือนเป็นเรื่องเหลวไหลหรือเป็นนิยายวิทยาศาสตร์ แต่งานวิจัยล่าสุดที่มหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์ แอมเฮิร์สต์ (UMass Amherst) นักวิจัยได้สร้างอุปกรณ์ที่เรียกว่า Air-gen สามารถผลิตไฟฟ้าได้ตลอดเวลาทั้งวันทั้งคืนโดยไม่ต้องใช้พลังงานใดๆเลย ขอเพียงแค่มีความชื้นในอากาศเท่านั้น

เมื่อ 30 กว่าปีก่อน Derek Lovley นักจุลชีววิทยาที่ UMass Amherst ได้ค้นพบแบคทีเรียที่แปลกประหลาดชนิดหนึ่งซึ่งต่อมาเรียกว่า Geobacter ในโคลนที่แม่น้ำ Potomac River ในสหรัฐอเมริกา Geobacter เป็นแบคทีเรียที่หายใจโดยไม่ต้องใช้ออกซิเจน Lovley พบว่า Geobacter เป็นแบคทีเรียที่หายใจโดยไม่ต้องใช้ออกซิเจนและมันสามารถสร้างเส้นขนเล็กจิ๋วเหมือนเส้นลวดนาโนที่มีคุณสมบัติพิเศษสามารถนำไฟฟ้าได้ และเจ้าสิ่งนี้ได้กลายเป็นหัวใจสำคัญของเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าแบบใหม่

Lovley กับ Jun Yao วิศวกรไฟฟ้าที่สถาบันเดียวกันได้ร่วมกันพัฒนาสร้าง Air-gen ขึ้นมา อุปกรณ์แสนวิเศษนี้ประกอบด้วยแผ่นฟิล์มเส้นลวดนาโนที่เป็นโปรตีนซึ่งได้จากแบคทีเรีย Geobacter ด้านล่างของแผ่นฟิล์มที่บางเฉียบหนาเพียง 7 ไมครอนนี้วางอยู่บนขั้วไฟฟ้า ส่วนด้านบนต่อกับขั้วไฟฟ้าที่เล็กกว่าครอบคลุมแผ่นฟิล์มเพียงบางส่วน แผ่นฟิล์มสามารถดูดซับเอาไอน้ำที่มีอยู่ในอากาศเข้าไปซึ่งทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหลอย่างต่อเนื่องระหว่างขั้วไฟฟ้าทั้งสอง

“เรากำลังผลิตกระแสไฟฟ้าจากอากาศอย่างแท้จริง” Yao กล่าว

“Air-gen สร้างพลังงานสะอาดได้ตลอดเวลา 24 ชั่วโมงต่อวัน 7 วันต่อสัปดาห์” Lovley กล่าวเสริม “มันเป็นการประยุกต์ใช้เส้นลวดนาโนโปรตีนที่น่าตื่นตาตื่นใจและน่าตื่นเต้นที่สุด”

Air-gen สามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าขนาดประมาณ 0.5 โวลต์ได้อย่างต่อเนื่องและมั่นคง โดยมีความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าประมาณ 17 ไมโครแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร ไฟฟ้าที่มันผลิตได้เพียงพอสำหรับใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก เช่น สายรัดข้อมืออัจฉริยะหรือพวกสมาร์ทวอทช์ และหากนำ Air-gen จำนวน 17 ตัวมาเชื่อมต่อกันมันสามารถผลิตไฟฟ้าได้เพียงพอสำหรับใช้กับสมาร์ทโฟนได้เลย และนั่นเป็นหนึ่งในเป้าหมายของการพัฒนาในขั้นถัดไป ซึ่งหากสำเร็จเมื่อไหร่ก็สามารถบอกลาแบตเตอรี่ไปได้เลย เพราะ Air-gen ใช้งานได้ตลอดเวลาไม่ต้องชาร์จไฟใหม่เหมือนแบตเตอรี่

นอกจากนี้ Air-gen ยังทำงานได้ดีในทุกสภาพอากาศ ไม่ว่าจะเป็นสถานที่ที่มีความชื้นสูงอย่างในเมืองนิวออร์ลีนส์ หรือแม้กระทั่งในที่ที่แห้งแล้งมากๆอย่างในทะเลทรายซาฮาราก็ใช้งานได้ดีเช่นกัน แต่มันจะทำงานได้ดีที่สุดในอากาศที่มีความชื้นประมาณ 45%

เป้าหมายสูงสุดของทีมวิจัยคือการสร้างระบบผลิตไฟฟ้าขนาดใหญ่ อย่างเช่นอาจใช้เทคโนโลยีนี้รวมเข้าไปในสีทาผนังบ้านแล้วทำให้สามารถผลิตไฟฟ้าเพียงพอใช้ในบ้านทั้งหลังได้ หรืออาจสร้างเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่สามารถผลิตไฟฟ้าใช้เองโดยไม่ต้องพึ่งพาระบบของทางการ

แต่การจะขยายขนาดสร้างระบบขนาดใหญ่ได้นั้นจำเป็นต้องเพิ่มการผลิตเส้นลวดนาโนจากแบคทีเรีย Geobacter ให้เพียงพอก่อน โดย Lovley กำลังพัฒนาใช้แบคทีเรียอีโคไล (E. coli) เป็นโรงงานผลิตเส้นลวดนาโนโปรตีน ขณะที่ Yao ก็กำลังพัฒนาการประยุกต์ใช้เส้นลวดนาโนโปรตีนในหลากหลายรูปแบบ

“นี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของยุคใหม่ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้โปรตีนเป็นส่วนประกอบสำคัญ” Yao กล่าว

 
ข้อมูลและภาพจาก umass.edu, sciencemag.org