L'électricité statique pourrait aider à faire fonctionner les climatiseurs
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Plus de 25 millions de tonnes de matériaux d’emballage en polystyrène à usage unique sont fabriqués chaque année dans le monde, mais seule une infime partie est recyclée – la majeure partie est mise en décharge une fois qu’elle a atteint son objectif.
L’innovation de l’Université RMIT en collaboration avec l’Université technique de Riga en Lettonie permet de relever ce défi en matière de déchets en trouvant une utilisation pratique au matériau.
Le RMIT a déposé une demande de brevet provisoire pour cette invention et recherche désormais des partenaires industriels pour investir dans son développement pour des technologies commerciales.
Le Dr Peter Peter Sherrell avec l'invention (à gauche) et le matériau d'emballage en polystyrène dont elle est composée. Crédit : Seamus Daniel, RMIT
Le chercheur principal, le Dr Peter Sherrell, du RMIT (Royal Melbourne Institute of Technology), a déclaré que le patch fin et innovant, fabriqué à partir de plusieurs couches de polystyrène, chacune d'environ un dixième de l'épaisseur d'un cheveu humain, produisait de l'électricité statique.
« Nous pouvons produire cette électricité statique simplement en soufflant de l’air sur la surface de nos patchs intelligents, puis récolter cette énergie », a déclaré Peter Sherrell de la School of Sciences.
« Il existe un potentiel de récupération de l'énergie provenant des gaz d'échappement turbulents des unités de climatisation, ce qui pourrait réduire la demande énergétique jusqu'à 5 % et, à terme, diminuer l'empreinte carbone du système. »
La tension maximale que les appareils étaient capables de produire lors des expériences était d'environ 230 volts, ce qui est une tension comparable à la tension du secteur dans les maisons, bien qu'à une puissance bien inférieure.
« Les chiffres les plus importants proviennent d'une compression et d'une séparation, où vous obtenez des vitesses plus rapides et des mouvements plus importants, tandis qu'un mouvement plus petit génère moins d'énergie », a déclaré Peter Sherrell.
« Cela signifie qu'en plus des climatiseurs, l'intégration de nos patchs dans des zones à fort trafic telles que les passages souterrains pourrait compléter l'approvisionnement énergétique local sans créer de demande supplémentaire sur le réseau. »
Selon Peter Sherrell, des couches supplémentaires de polystyrène pourraient permettre de récolter davantage d’énergie.
« L’avantage ici est que la même raison pour laquelle il faut 500 ans au polystyrène pour se décomposer dans une décharge rend ces appareils vraiment stables – et capables de continuer à produire de l’électricité pendant longtemps. »
Les recherches à la base de l’invention de l’électricité statique sont publiées dans Advanced Energy and Sustainability Research .
Une invention réalisée à partir de déchets de polystyrène qui génère de l'électricité statique à partir du mouvement et du vent pourrait réduire la consommation d'énergie en recyclant l'énergie perdue dans les climatiseurs et d'autres applications. Crédit : Seamus Daniel, RMIT
Résoudre le mystère de l'électricité statique pour des applications pratiques
Le phénomène de l’électricité statique est observé depuis des milliers d’années et est bien compris à l’échelle macroscopique, mais il restait un mystère à l’échelle nanométrique – jusqu’à présent.
« Nous avons découvert comment faire en sorte que les parties internes du polystyrène réformé frottent les unes contre les autres de manière contrôlée, faisant en sorte que toute la charge soit tirée dans la même direction pour produire de l'électricité », a déclaré Peter Sherrell.
« Au cours des dernières années, nous avons acquis une meilleure compréhension de ce qui se passe.
« Les plastiques sont comme des millions de petits brins et lorsque vous mettez deux films plastiques ensemble, ces brins se nouent ensemble.
« Lorsque ces nœuds se brisent, il y a une petite charge sur chaque partie de ce lien rompu. »
Des chercheurs ont transformé des matériaux d'emballage en polystyrène en un patch fin innovant, constitué de plusieurs couches de polystyrène, chacune d'une épaisseur d'environ un dixième de celle d'un cheveu humain, qui produit de l'électricité statique. Crédit : Seamus Daniel, RMIT
Prochaines étapes
L’équipe a exploré l’utilisation d’autres plastiques à usage unique pour créer des patchs générateurs d’énergie.
« Nous avons étudié quel plastique génère le plus d'énergie et comment, lorsque vous le structurez différemment (en le rendant rugueux, lisse, très fin, très gras), cela change tout ce phénomène de charge », a déclaré Peter Sherrell.
« Le résultat de tout notre apprentissage a consisté à développer ces petits patchs simples qui peuvent créer une quantité assez importante d’énergie.
« L’impact de cette recherche repose désormais sur le développement d’appareils destinés à une gamme d’applications commerciales avec des partenaires industriels. »
« Déchets de polystyrène recyclés en nanogénérateurs triboélectriques : stratifiés volumétriques électromécaniques réactifs issus de l'électrification par contact du même matériau » est publié dans Advanced Energy and Sustainability Research .