Fából bioenergia

Elég elrugaszkodott ötletnek tűnhet elektródák beszurkálásával elektromosságot nyerni a fák törzseiből, az elvet azonban egyre nagyobb érdeklődés övezi. Ha sikerülne működésre bírni, az erdők elláthatnák saját szenzorhálózatukat, ami figyelemmel kísérheti az ökológiai rendszer állapotát, vagy időben figyelmeztethet a kialakuló erdőtüzekre.

A gyerekek, akik kipróbálták már a krumplielem kísérletet tudják, hogy a növényi anyag áramforrás is lehet. Ebben az esetben az energia az oxidációs-redukciós reakciókból származik, amikhez két különböző fémből - általában cinkből és rézből - készült elektródába szükséges. Korábban úgy vélték, ugyanez a hatás állhat azon állítások mögött, melyek szerint elektródák csatlakoztatása egy fa törzsébe, valamint a talajba, szintén elektromos áramot generál. Tavaly azonban Andreas Mershin csapata az MIT-n bebizonyította, hogy egyforma fémből készült elektródák alkalmazásával is termelhető áram, ami egy másik hatás munkájára utal. Mershin szerint az elektromosság a fa és a talaj pH-jának különbözőségéből eredeztethető, egy kémiai kiegyensúlyozatlanságból, amit a fa metabolikus folyamatai tartanak fenn.

Bár annak bizonyítása, hogy a fák energiaforrásként is alkalmazhatók, egy fontos lépés volt, maradt egy kulcsfontosságú kérdés: a fák által termelt parányi feszültség felhasználható-e bármilyen gyakorlati alkalmazásnál?

A kutatások szerint a fák képesek egy 20 és pár száz millivolt közötti feszültség folyamatos biztosítására, ami még egy szabványos 1,5 voltos ceruzaelemtől is messze van, inkább az áramkörök elektromos háttérzajszintjének felelnek meg, taglalta Babak Parviz, a seattle-i Washington Egyetem villamos mérnöke. "Egy hagyományos áramkör ilyen alacsony feszültséggel nem fog működni, ezért ki kell találnunk olyan megoldásokat, amik az alacsony feszültséget valami használhatóvá alakítják" - tette hozzá.

Munkatársaival sikerült elérnie egy használható feszültséget a nagy levelű juharfáknál egy feszültségerősítő-átalakító nevű eszköz alkalmazásával. Az átalakító idejének nagy részét egyfajta készenléti üzemmódban tölti, ezalatt begyűjti az elektromos energiát a fától, amit időszakonként 1,1 volt formájában továbbít a másik végére kötött műszer vagy szenzor felé. Az átalakító számára az időszakos ébresztéshez Parviz csapata kifejlesztett egy órát, amit szintén a fa lát el energiával, ez az idő múlását az elektronok egy szigetelőanyag vékony rétegein keresztüli kvantumalagutazásával oldja meg. Az óra mindössze egy nanowatt energiával működik.

Parviz úgy véli, a fák képesek lennének ellátni saját, vagy közvetlen környezetük élettanát figyelő eszközöket, amikkel ökológiai kutatásokat végezhetnének. Ezen felül az elektromos alkatrészek méretének és energiaigényének folyamatos csökkenésével egy nap a faelektromosság akár jóval szélesebb alkalmazási kört is kiszolgálhat.

Nem Parviz csapata az egyetlen, ami a fák által termelt apró feszültség hasznosításán gondolkozik. A Massachusetts állambeli Cantonban működő Voltree Power 2005-ben szabadalmaztatott egy fa-energiával működő áramkört, nyilatkozott a New Scientist-nek Stella Karavaz, a cég elnöke. A Voltree Power olyan szenzorokat működtet a fáktól nyert elektromossággal, amik a környezet hőmérséklet és páratartalom változásait figyelik.

Jelenleg egy vezeték nélküli érzékelő-hálózattal kísérleteznek, aminek az erdőtüzek észlelése lesz a feladata. Sokak szerint a fenti feladatokra akár egyszerű napcellákat is használhatnának, és ezt a fából bioenergia ötletet inkább fából vaskarikaként értékelik.