Un sensore per porte e finestre alimentato con bucce d'aglio

Un gruppo di ricercatori ha messo a punto un sensore per porte e finestre che non richiede batterie chimiche né alimentazione esterna: l'energia necessaria al suo funzionamento viene prodotta dallo sfregamento tra le bucce d'aglio e un foglio di polietilene. Il dispositivo, descritto in un articolo scientifico non accessibile gratuitamente ma ripreso dalla rivista IEEE Spectrum, sfrutta l'effetto triboelettrico, lo stesso principio per cui alcuni materiali si caricano elettricamente quando vengono strofinati tra loro.

Il sensore è un nanogeneratore triboelettrico, o TENG, in cui la parte positiva è costituita da bucce d'aglio macinate e la parte negativa da un foglio di polietilene. Una volta installato sul telaio di una porta, il semplice gesto di aprirla genera una tensione di circa 210 volt in corrente alternata, con una corrente di cortocircuito di 45 microampere. Aggiungendo un secondo strato di buccia d'aglio su entrambi i lati, le prestazioni salgono a 400 volt e 65 microampere. Si tratta di valori sufficienti per rilevare l'apertura e inviare un segnale, anche se per ora i ricercatori hanno utilizzato un microcontrollore separato alimentato da un powerbank per leggere i dati, una soluzione che non risolve del tutto il problema dell'autonomia energetica.

L'idea alla base del progetto è superare uno dei punti deboli dei sistemi di sicurezza domestica e di automazione della casa: la dipendenza da batterie chimiche o da una fonte di alimentazione esterna. Se la batteria di un sensore si esaurisce durante la notte e nessuno è presente per sostituirla, il dispositivo può non rilevare un'intrusione o compromettere il funzionamento dell'impianto domotico. I sensori autoalimentati, come questo, eliminano o riducono drasticamente questo rischio, perché producono l'energia di cui hanno bisogno direttamente dall'azione meccanica che devono monitorare.

Secondo i ricercatori, l'energia generata potrebbe essere impiegata per inviare un breve pacchetto wireless a un ricevitore posto nella stessa stanza, con un consumo molto inferiore rispetto a un collegamento Bluetooth tradizionale. Il sensore ha inoltre dimostrato di funzionare ancora dopo sei mesi di immagazzinamento e di aver superato 200 cicli di sollecitazione, un risultato incoraggiante per un dispositivo che, stando a quanto riportato, risulta molto economico da costruire. La semplicità dei materiali impiegati — bucce d'aglio e polietilene — apre la strada a possibili applicazioni a basso costo nel campo della sicurezza domestica e della sensoristica ambientale.

Il progetto si inserisce in un filone di ricerca più ampio che punta a rendere gli oggetti di uso quotidiano energeticamente autonomi, sfruttando movimenti, vibrazioni o variazioni di pressione normalmente sprecati. Nel caso specifico, l'atto stesso di aprire una porta o una finestra diventa la fonte di energia che alimenta il sensore, creando un ciclo virtuoso in cui il gesto da monitorare produce la corrente necessaria al monitoraggio. Restano da chiarire alcuni aspetti pratici, come la durata a lungo termine dei materiali organici e l'integrazione del sistema di trasmissione dati a basso consumo, ma la strada tracciata appare promettente per chi cerca alternative sostenibili alle batterie usa e getta.