Nanogenerátor elektřiny ze dřeva. Kredit: ACS Nano / EMPA.

Všude kolem nás je spousta energie. Jen mít správnou technologii, se kterou bychom ji mohli využít. Spousta energie se skrývá třeba v chození po podlaze. Švýcarští odborníci vymysleli pozoruhodnou technologii, s jejíž pomocí bychom mohli energii chůze těžit. Jde o nanogenerátory ze dřeva s houbovitou strukturou, které umožňují vyrábět energii doslova při každém kroku po podlaze.

Vlevo původní dřevo, uprostřed a vpravo houbovité dřevo zbavené části ligninu. . Kredit: ACS Nano / EMPA.

Badatelé švýcarských institucí ETH Zurich a EMPA využili potenciál piezoelektrického jevu v běžném stavebním materiálu, ve dřevu. Dřevo přitom obvykle není dost pružné na to, aby vytvořilo podstatné množství elektřiny. Vědci ovšem upravili dřevo tak, aby to fungovalo. Vystavili ho procesu delignifikace, čili odstranění části molekul přírodního polymeru ligninu, který je zodpovědný za pevnou strukturu dřeva. Delignifikace vytvořila pružné dřevo s houbovitou strukturou, které je možné snadno stlačit a takto upravené dřevo se poté opět vrátí do původního tvaru.

Švýcaři vyzkoušeli dvě metody lignifikace. Jedna z nich využila drsnou chemickou sílu peroxidu vodíku a kyseliny octové, zatímco druhá byla „jemnější“ a spolehla se na dřevokaznou houbu lesklokorku ploskou (Ganoderma applanatum). Tato houba má k dispozici vlastní přírodní systém, který jí slouží k odstraňování ligninu ze dřeva.

Výroba elektřiny dřevem. Kredit: ACS Nano / EMPA.

Oběma postupy vzniklo dřevo s houbovitou nanostrukturou, které pak švýcarský tým otestoval v roli piezoelektrického generátoru. Kostka chemicky upraveného dřeva o velikosti cca 1,5 centimetru dokázala generovat elektřinu 0,63 V, schopnou pohánět malý senzor. Dřevěný nanogenerátor byl stabilní po více než 600 cyklů. Když švýcarský tým vytvořil piezoelektrický generátor ze 30 takových kostek a nechal po něm chodit dospělého člověka, tak takový generátor zvládl napájet LCD displej.

Dřevo upravené dřevokaznou houbou fungovalo ještě lépe. Jedna 1,5 cm kostka vyrobila 0,87 V. Výsledky výzkumu ukazují, že tento typ piezoelektrických nanogenerátorů z houbovitého dřeva bude možné využívat jak pro výrobu elektřiny při chození po podlaze, tak i například v nositelných senzorech.

Literatura

New Atlas 15. 3. 2021.

ACS Nano 14: 14665–14674.

Science Advances 7: eabd9138.