Kiedy myślimy o lodzie i soli, zwykle wyobrażamy sobie drogę w środku zimy: śnieg nagromadzony na asfalcie, ciężarówki pospiesznie rozrzucające sól i mieszkańców próbujących nie poślizgnąć się na oblodzonych chodnikach. Jest to typowa scena na północy lub w regionach górskich, gdzie zima zamienia krajobraz w pocztówkę, ale także stanowi codzienne wyzwanie dla tych, którzy muszą poruszać się po zablokowanych drogach lub przejściach dla pieszych zamienionych w pułapki.
To, co zwykle postrzegamy jako zwykłą pomoc w walce z oblodzeniem dróg, w rzeczywistości może kryć w sobie potencjał energetyczny. Zespół z Uniwersytetu Xi’an Jiaotong, we współpracy z ICN2 i Uniwersytetem Stony Brook, udało się to sprawdzić w laboratorium.
Odkrycie o „smaku” soli. Szczypta soli sprawia, że materiał, ulegając deformacji, wytwarza energię elektryczną. Zjawisko to ma swoją nazwę i nazywa się flexoelectricity. Obserwowano je już w ruchomych lodowcach lub w płytach lodowych pod ciśnieniem, ale nigdy nie uzyskano tak potężnych wyników, jak w tym badaniu.
Zgodnie z badaniem zespół zamroził wodę o różnych stężeniach soli kuchennej (NaCl) i stworzył bloki lodu w różnych kształtach: stożki, belki i płyty. Następnie przeprowadzono testy zginania — umieszczając lód na dwóch podporach i wywierając nacisk od góry — i zmierzono wytworzoną energię elektryczną. Wynik był zaskakujący: słony lód wytworzył nawet 1000 razy więcej ładunku elektrycznego niż lód czysty.
Kluczowy składnik. Ale w jaki sposób sól może wzmocnić coś tak nieożywionego jak lód? Odpowiedź tkwi w mikrokanałach słonej wody, które są uwięzione między kryształami. Jak podaje komunikat prasowy ICN2, sól zapobiega całkowitemu zamarznięciu lodu. Podczas zginania woda i jony soli przemieszczają się ze stref ścisniętych do rozciągniętych, generując przepływ ładunku elektrycznego, który naukowcy nazywają „streaming current” (prąd strumieniowy).
W praktyce efekt ten jest tak silny, że eksperymentalne urządzenia osiągnęły wartości porównywalne z najlepszymi materiałami piezoelektrycznymi stosowanymi obecnie w przemyśle, zgodnie z wynikami badań.
Zależność od lodu. Na pierwszy rzut oka technologia ta mogłaby znaleźć zastosowanie w ekstremalnych warunkach, takich jak stacje naukowe w regionach polarnych, gdzie instalacja konwencjonalnej infrastruktury energetycznej jest bardzo trudna.
Odkrycie to kontrastuje z rzeczywistością. Od 2000 roku lodowce straciły 273 miliardy ton wody rocznie, według ESA. Odpowiada to zużyciu całej światowej populacji przez trzy dekady. Cofanie się lodowców przekłada się już na utratę 5% globalnej objętości lodu, co ma widoczne konsekwencje: podwyższenie poziomu morza i zmniejszenie dostępności słodkiej wody w rzekach, takich jak Ebro. Tak więc mówienie o lodzie jako o zasobie energetycznym rodzi niewygodny paradoks: uzależnienie od czegoś, co topnieje coraz szybciej.
To nie wszystko. Poza dylematami środowiskowymi, samo badanie przyznaje, że wiele kwestii pozostaje nadal do rozwiązania. Jak zauważono w TechXplore, urządzenia wykorzystujące sól lodową ulegają zmęczeniu mechanicznemu: po wielu cyklach zginania ich zdolność do wytwarzania energii może spaść nawet o 80%. Ponadto znaczna część energii jest tracona w postaci ciepła, co sprawia, że ich wydajność jest nadal niższa niż w przypadku komercyjnych urządzeń piezoelektrycznych.
Perspektywa jest szeroka. Mimo to odkrycie otwiera fascynujące możliwości. „Jego zalety – obfitość, zrównoważony charakter i niski koszt – sprawiają, że jest to obiecujący kandydat do zastosowania w technologiach czystych” – podkreśla ICN2. Naukowcy uważają, że model ten nie ogranicza się do lodu: można go zastosować do innych porowatych ciał stałych zawierających w swoim wnętrzu ciecze.
Paradoks jednak pozostaje: podczas gdy nauka bada, jak wykorzystać energię ukrytą w lodzie, zmiany klimatyczne topią go w alarmującym tempie. Być może odkrycie to posłuży nie tylko do zastanowienia się nad nowymi technologiami, ale także do przypomnienia o wartości zasobu, który zanika.
