Ostrzeganie dzięki energii z drzew

| Nauki przyrodnicze
Rebecca Macri/MIT

W ostatnich latach pojawiło się kilka pomysłów na zwalczanie pożarów w lasach, jednak w większości przypadków problemem jest zasilanie urządzeń obsługujących takie systemy. Badacze z MIT opracowali bardzo interesujące rozwiązanie, które pozwala na pokonanie tej niedogodności.

Opracowany przez Amerykanów system wykorzystuje energię tzw. gradientu pH, czyli różnicy kwasowości pomiędzy wnętrzem korzenia i otaczającą go glebą. Ponieważ kwasowość środowiska jest równoznaczna z obecnością nadmiaru jonów wodorowych H+, zaś zasadowość oznacza przewagę ujemnie naładowanych jonów OH-, obie te strefy przypominają przeciwległe elektrody baterii. Powstający w ten sposób "obwód elektryczny" ładuje standardowy akumulator, a ten z kolei zasila sensory rejestrujące temperaturę i wilgotność otoczenia. Informacje uzyskane z odpowiednio dużego obszaru są następnie przekazywane do stacji zasilanej ze standardowych źródeł (było to konieczne ze względu na pobór energii), która wysyła je za pośrednictwem łącz satelitarnych do komputera, który przewiduje ryzyko powstania pożaru. Standardowo dane są przesyłane cztery razy dziennie, lecz w przypadku wykrycia ognia wiadomość trafia do systemu natychmiast.

Rebecca Macri/MIT Rebecca Macri/MIT

Badacze zauważyli już jakiś czas temu, że drzewa wytwarzają minimalne ilości energii elektrycznej. Nie było jednak jasne, w jaki sposób do tego dochodzi. Odrzucono m.in. możliwość zachodzenia reakcji utleniania i redukcji, powodującej m.in. świecenie żarówki po wbiciu dwóch zasilających ją elektrod w miąższ cytryny. Wykluczono także hipotezę o wpływie położonych pod ziemią kabli elektrycznych, które mogłyby indukować prąd powodujący ładowanie baterii. Dopiero seria eksperymentów przeprowadzonych w laboratoriach MIT wykazała, że zjawiskiem odpowiedzialnym za powstawanie prądu elektrycznego jest właśnie gradient pH.

Wstępne eksperymenty nad generowaniem energii z wykorzystaniem drzew ufundowała firma MagCap Engineering, uruchomiona dzięki środkom pozyskanym z prowadzonego przez MIT programu wsparcia finansowego dla innowacyjnych produktów opracowanych przez studentów. Produkcja prototypowych sensorów wchodzących w skład systemu wczesnego ostrzegania o pożarach będzie prowadzona przez firmę Voltree Power, uruchomioną m.in. dzięki wkładowi finansowemu badaczy z MIT biorących udział w badaniach: dr. Andreasa Mershina oraz Christophera J. Love'a.

Przedstawiciele przedsiębiorstwa planują na wiosnę uruchomienie eksperymentalnego pola doświadczalnego o powierzchni około 4 hektarów. Zalesiony teren, na którym zostanie przeprowadzony test, zostanie udostępniony przez U.S. Forest Service - amerykańską instytucję odpowiedzialną za zarządzanie terenami leśnymi. Bez wątpienia będzie ona szczególnie zainteresowana skorzystaniem z urządzeń produkowanych przez Voltree Power.

Jaka jest wydajność systemu? Dr Mershin ocenia wstępnie: oczekujemy, że będziemy potrzebowali zaopatrzyć w nasze urządzenia cztery drzewa na akr [1 akr to ok. 0,4 hektara - przyp. red.]. Obecnie trwają prace nad minimalizacją zużycia energii przez poszczególne elementy systemu skomunikowanych ze sobą urządzeń.

drzewo energia elektryczna elektryczność MIT pożar ostrzeganie MagCap Engineering Voltree Power ogień las