Naučnici sa Univerziteta u Limeriku u Irskoj i Univerziteta u Valensiji u Španiji razvili su revolucionarnu tehnologiju koja koristi otpadnu toplotu iz ljudskog tela i industrijskih procesa za stvaranje električne energije. Istraživački tim, predvođen doktorantom Muhammadom Muddasarom, stvara efikasne, ekološki prihvatljive materijale i uređaje koji ovu otpadnu toplotu pretvaraju u energiju, koja zatim može napajati sve od potrošačke elektronike do industrijskih sistema.
Razvoj tehnologije za prikupljanje energije iz otpadne toplote, kako tvrde istraživači, predstavlja ogroman potencijal za održivo korišćenje resursa. Naše telo konstantno proizvodi toplotu kao nusproizvod metabolizma. Na primer, svaki kvadratni metar ljudske kože može proizvesti toplotu koja je ekvivalentna energiji otprilike 19 šibica na sat. Nažalost, većina te toplote gubi se u atmosferu. Istraživači sada otkrivaju načine da iskoriste ovu toplinsku energiju putem naprednih termoelektričnih materijala, koji su u potpunosti zasnovani na održivim resursima poput drveta.
Ključni korak ka ovoj tehnologiji bio je pronalaženje zamene za konvencionalne termoelektrične materijale, koji su često toksični i ekološki štetni jer sadrže teške metale poput kadmijuma, olova ili žive. Umesto toga, tim je koristio lignin, prirodni nusproizvod drvne i industrije papira, kako bi kreirao sigurne i održive termoelektrične materijale. Kada se membrana na bazi lignina natopi rastvorom soli, ona može efikasno pretvoriti otpadnu toplotu temperature do 200°C u električnu energiju.
Kako funkcioniše tehnologija pretvaranja toplote u električnu energiju
Naučnici koriste tzv. termoelektrični efekat: temperaturna razlika između dve strane ligninske membrane izaziva kretanje jona, stvarajući električni potencijal. Pozitivni joni se pomeraju prema hladnijoj strani, dok negativni joni idu prema toplijoj, što generiše električnu energiju koja se može koristiti za napajanje različitih uređaja.
Ova tehnologija je naročito pogodna za industrijske procese, jer se oko 66% otpadne toplote koja nastaje u industriji javlja u temperaturnom opsegu ispod 200°C. Na taj način, električna energija može biti generisana u postrojenjima kao što su proizvodne linije i mašine, koje svakodnevno proizvode značajnu količinu otpadne toplote.
Razvijanje održivih materijala za skladištenje energije
Pored konverzije toplote u električnu energiju, istraživači su se fokusirali i na efikasno skladištenje te energije. Superkondenzatori, uređaji koji brzo pune i ispuštaju energiju, postali su ključni deo ove tehnologije. Međutim, uobičajeni superkondenzatori koriste materijale koji se oslanjaju na fosilna goriva, što izaziva zabrinutost zbog njihove ekološke održivosti. Zbog toga je istraživački tim razvio elektrodu za superkondenzatore koja koristi porozni ugljenik dobijen iz lignina. Ovaj porozni ugljenik omogućava brzo kretanje i skladištenje jona, čime postaje održiva alternativa za skladištenje energije iz otpadne toplote.
Ovaj sistem omogućava ligninskoj membrani da prikuplja i konvertuje otpadnu toplotu u električnu energiju, dok istovremeno koristi ugljenične elektrode za skladištenje te energije, bez potrebe za štetnim hemikalijama i fosilnim gorivima. U suštini, to je „zeleni“ pristup koji poboljšava efikasnost korišćenja otpadne toplote i doprinosi očuvanju životne sredine.
Praktične primene i mogućnosti za održivu energiju
Ova inovativna tehnologija ima širok spektar potencijalnih primena. Prikupljanje toplote tela omogućilo bi uređajima koji se nose, poput pametnih satova, fitnes uređaja i GPS sistema, da se napajaju direktno iz toplote tela korisnika, čime se produžava trajanje baterije, ili čak omogućava neograničeno napajanje. Industrije poput proizvodnje mogle bi značajno smanjiti operativne troškove, koristeći ovu tehnologiju za pretvaranje otpadne toplote u električnu energiju, što bi im pomoglo da uštede energiju i smanje emisiju ugljen-dioksida.
Osim što je korisna u industriji, ova tehnologija bi mogla omogućiti napajanje uređaja u udaljenim područjima, gde je pristup električnoj mreži ograničen, kao i napajanje senzora u pametnim gradovima i energetski efikasnim zgradama. Ekološka priroda ovog sistema čini ga obećavajućim rešenjem za budućnost održivih izvora energije u raznim infrastrukturnim projektima.
Dok istraživači još uvek rade na unapređivanju efikasnosti sistema, njihov rad nagoveštava budućnost u kojoj bi otpadna toplota mogla postati ključni izvor energije. Razvijanjem tehnologija koje koriste prirodne resurse kao što je drvo, oni otvaraju mogućnosti za održivu proizvodnju i skladištenje energije, što je korak napred ka stvaranju ekološki odgovorne ekonomije.
Ova tehnologija transformiše način na koji posmatramo otpadnu toplotu – ne kao izgubljenu energiju, već kao dragoceni resurs koji možemo koristiti za napajanje tehnologije i smanjenje zavisnosti od fosilnih goriva. Istraživači veruju da će njihova inovacija pomoći industrijama širom sveta da smanje svoj ugljenični otisak, a istovremeno unaprede efikasnost i profitabilnost.
