La pioggia, spesso associata a disagi e allagamenti, viene riletta come una risorsa capace di rendere le infrastrutture urbane più autonome. Un team di ricercatori della Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), in Corea del Sud, ha sviluppato un generatore che trasforma l’impatto delle gocce in segnali elettrici abbastanza forti da attivare sistemi di drenaggio e di allerta.
Un generatore che sfrutta l’impatto delle gocce
Il progetto è guidato dal professor Young-Bin Park del Dipartimento di Ingegneria Meccanica di UNIST e ruota attorno a un dispositivo chiamato S-FRP-DEG, acronimo di Superhydrophobic Fiber-Reinforced Polymer Droplet-Based Electricity Generator. Al centro della soluzione c’è un composito in fibra di carbonio, materiale già noto per leggerezza, resistenza meccanica e capacità di durare nel tempo, con applicazioni che spaziano dall’ambito aerospaziale all’edilizia avanzata.
L’obiettivo operativo è chiaro: produrre impulsi elettrici immediati quando la pioggia colpisce la superficie del generatore. Questo tipo di uscita elettrica, generata “a evento”, può essere impiegata per far scattare meccanismi di risposta rapida in contesti urbani dove la tempestività conta, come condotte e sistemi di gestione delle acque.
Elettricità statica e superficie super idrofobica
Il principio di funzionamento richiama quello dell’elettricità statica. Durante la caduta, le gocce possono accumulare una carica positiva; quando impattano sulla superficie del generatore, che risulta caricata negativamente, avviene un rapido trasferimento di carica. La superficie è progettata per essere super-idrofobica: la goccia rimbalza e scivola via quasi subito, e quel passaggio genera un flusso di elettroni all’interno delle fibre di carbonio integrate nel materiale.
Per aumentare l’efficienza, i ricercatori hanno lavorato anche sulla microstruttura del rivestimento, ispirandosi all’effetto loto. Il trattamento non si limita a respingere l’acqua: punta anche a ridurre l’accumulo di sporco e particolato atmosferico, una criticità tipica dei dispositivi metallici lasciati all’esterno. In questo quadro, l’assenza di metalli soggetti a corrosione viene indicata come un vantaggio per un impiego continuativo in ambienti urbani complessi.
Dai test ai tetti e alle condotte urbane
Le prove di laboratorio hanno restituito numeri concreti. Una singola goccia con volume di circa 92 microlitri è stata in grado di generare segnali fino a 60 volt, con correnti nell’ordine dei microampere. Per verificare la scalabilità dell’impostazione, il team ha collegato quattro dispositivi in serie e, per un breve istante, è riuscito ad alimentare 144 LED, evidenziando che l’architettura può essere adattata a esigenze differenti.
Le prove all’aperto hanno poi spostato l’attenzione sul contesto reale. Installati su tetti e condotte di drenaggio, i generatori producono segnali più frequenti e intensi quando aumenta la pioggia. In questo modo il sistema riesce a distinguere precipitazioni leggere, moderate o intense e ad attivare automaticamente pompe e valvole quando serve, con l’intento di ridurre sprechi energetici e migliorare i tempi di risposta in caso di rischio alluvione.
Secondo il professor Park, l’approccio apre la strada a infrastrutture capaci di reagire alla pioggia sfruttando esclusivamente l’energia fornita dall’evento stesso. Lo studio, sostenuto dal Ministero della Scienza e delle Tecnologie dell’Informazione coreano, è stato pubblicato su Advanced Functional Materials.
