Công nghệ này có thể biến hầu hết mọi loại lá trên Trái đất thành nguồn năng lượng bền vững và có khả năng cung cấp không ngừng nghỉ.
Nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Nông lâm Phúc Kiến cho biết, máy phát điện từ việc lá bốc hơi nước - ở đây được nhóm sử dụng lá sen, có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử nhỏ và sử dụng để tạo ra mạng lưới điện chạy bằng các loài thực vật.
Nhóm viết trong bài báo được công bố trên tạp chí Nature Water hôm 16/9: “Nghiên cứu này không chỉ khám phá ra ứng dụng thuỷ điện chưa từng phát hiện trong quá trình thoát hơi nước của lá, mà còn mang đến góc nhìn mới để thúc đẩy các công nghệ năng lượng xanh.”
Các nhà khoa học Trung Quốc sử dụng lá sen để thử nghiệm thiết bị tạo hơi nước để khai thác năng lượng.
Điện khai thác từ thuỷ điện chủ yếu dựa vào chuyển động và tương tác của nước với các bề mặt rắn. Các thiết bị khai thác thuỷ điện hiện tại cần nguồn cung cấp nước ổn định nên phải ở gần nguồn nước lớn như sông hoặc đập.
Nhóm cho hay: “Tuy nhiên, quá trình thoát hơi nước tự nhiên của lá cây hiếm khi được khai thác trực tiếp. Ở đây, chúng tôi đi tiên phong trong việc phát triển mẫu thiết bị tạo hơi nước từ lá sen (LTG) nhằm chứng minh khả năng tạo ra điện qua quá trình thoát hơi nước từ lá là khả thi.”
Thoát hơi nước là động lực đầu trên của dòng nước và các chất khoáng từ rễ lên lá, sau đó đến các bộ phận khác. Các nhà nghiên cứu ước tính, việc tạo ra điện thông qua quá trình thoát hơi nước từ thực vật khi được triển khai trên quy mô toàn cầu có thể tạo ra 67,7 TWh điện (67,7 tỷ kWh) mỗi năm.
Hu Qichang, tác giả đầu tiên của bài báo và giáo sư tại Đại học Nông lâm Phúc Kiến, cho hay: “Thông qua quá trình nghiên cứu sâu hơn và tối ưu hoá kỹ thuật, quá trình tạo ra điện từ lá cây có thể trở thành công nghệ được sử dụng rộng rãi và khả thi về mặt thương mại. Ưu điểm chính ở đây là tính bền vững, thân thiện với môi trường và chi phí thấp.”
Máy phát điện từ quá trình thoát hơi nước có lợi thế riêng biệt so với máy phát điện từ thuỷ điện truyền thống, ví dụ như thiết bị đơn giản, chi phí thấp và không cần sử dụng nguồn nước quy mô lớn. Theo giáo sư Hu, công nghệ này cũng có thể là nguồn điện cho các khu vực nằm rải rác mà không cần cơ sở hạ tầng quy mô lớn.
Giáo sư Hu cho biết, vì cây liên tục trao đổi nước với môi trường thông qua quá trình thoát hơi nước nên quá trình tạo ra năng lượng có thể diễn ra suốt cả ngày, đặc biệt là khi có đủ ánh sáng mặt trời.
Nhóm nghiên cứu phát hiện ra có một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thoát hơi nước và hiệu suất của thiết bị. Đường kính thân cây dày hơn cho phép tốc độ vận chuyển nước cao hơn, qua đó cải thiện hiệu suất. Nhiệt độ môi trường cao hơn sẽ cải thiện quá trình tạo ra điện, song độ ẩm tăng sẽ cản trở quá trình tạo ra điện.
Giáo sư Hu giải thích, để có thể ứng dụng rộng rãi, một số thách thức cần được giải quyết ví dụ như cải thiện hiệu suất tạo ra điện của 1 chiếc lá, tối ưu hoá hệ thống thu thập và lưu trữ năng lượng, mở rộng khả năng ứng dụng.
Hiện tại, sản lượng điện từ 1 chiếc lá đơn lẻ tương đối nhỏ. Nghiên cứu của nhóm cho thấy rằng việc kết nối nhiều cây và lá có thể hình thành một mạng lưới điện, giúp tăng sản lượng.
Hu cho hay: “Trong tương lai, công nghệ này có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như internet năng lượng, lưới điện thông minh, IoT và cảm biến.”
Trong khi hiệu suất của LTG và lý thuyết về các cơ chế của công nghệ này vẫn đang ở giai đoạn đầu, Hu cho biết nhóm sẽ khám phá các phương pháp khác nhau để phát triển.