När vi tänker på förnybara energikällor som kan hjälpa till att ersätta förbränningen av klimatförändrande kolbaserade bränslen, tänker på solpaneler och vindkraftverk. Men forskare från Columbia University har identifierat en annan, hittills outnyttjad energikälla som kan ha lika mycket löfte-den massiva mängden vatten som ständigt avdunstar från landets sjöar och reservoarer.

Det naturliga fenomenet, de säger, kan knackas in av enheter som innehåller ark täckta med bakteriesporer, som drar ihop sig och expanderar som svar på fuktförändringar - nästan som en muskels böjning. Den mekaniska "muskel" -aktionen, i tur och ordning, kan användas för att generera gigantiska mängder el, de säger.

I en nyligen publicerad artikel i tidskriften Nature Communications, forskarna uppskattar att inre vattenmassor i USA har åtminstone den teoretiska potentialen att generera så mycket som 325 gigawatt el, ett belopp motsvarar nästan 70 procent av vår rikstäckande elförbrukning 2015.

"Vår konstgjorda muskel absorberar vatten som avdunstar från sjön, "säger kemiingenjör och studiehuvudförfattare Ahmet-Hamdi Cavusoglu, via e -post. "När det absorberar vatten, muskeln svullnar och expanderar. När muskeln absorberar allt möjligt vatten, luckorna ovanför muskeln öppnas så att vatten kan avdunsta i luften från muskeln. När vattnet lämnar muskeln, muskeln krymper, dra i en turbin för att generera energi, liknande en roddare på en roddmaskin som drar i turbinen. "

I praktiken, den mängden kraft kan vara svår att uppnå, eftersom som artikeln noterar, det skulle kräva att hela ytan på nästan varje inhemsk sjö och reservoar täcks helt. Men som till och med en mycket mindre distribution av avdunstningsmotorer - säg, som täcker 10 procent av dessa vattenytor - kan fortfarande tillföra en betydande mängd elektrisk kapacitet till landets försörjning.

"Om vi ​​bara skulle täcka 10 procent av de tio bästa sjöarna och reservoarerna som vi studerade med de mest effektiva avdunstningsmotorerna möjligt, "säger Cavusoglu, är nu associerad direktör för Academic Venture Exchange och chef för partnerskap vid Innovation Accelerator Foundation, "vi skulle kunna utnyttja en genomsnittlig effekt på 7,1 gigawatt från ett område på cirka 1450 kvadratkilometer, vilket är större än solenergisektorn i USA 2013. "

Och det är bara om de använde sjöar och reservoarer. Avdunstningsenergi kan också tänkas skördas från andra källor, allt från floder och kustlinjer till åkermarker som har fuktats av bevattning.

"Vatten är i stort sett allestädes närvarande i miljön, "säger Ozgur Sahin, en docent i biologiska vetenskaper och fysik vid Columbia och en av studiens medförfattare. (Sahin och kollegor var banbrytande för användning av sporer och avdunstning för att skapa små motorer, enligt denna artikel i Nature Communications 2015.)

Att använda förångning som förnybar energikälla kan också ha andra fördelar, konstaterar forskarna. Avdunstning drivs av solenergi, som absorberas av en vattenkälla och lagras, nästan som ett gigantiskt batteri, och släpps sedan gradvis. Det betyder att en förångningsmotor kan producera el med färre fluktuationer än solpaneler eller vindkraftverk, vars produktion sjunker när vinden dör eller solen går bakom ett moln.

Dessutom, avdunstningsmotorer kan ändra mängden vattenånga som avges av en sjö eller reservoar eller annan källa, ger bistånd till vattenfyllda delar av landet. Motorerna kan också styra eleffekten.

"En intressant egendom vi insåg är att genom att bromsa avdunstningen, vi kan höja temperaturen på vattnet, effektivt lagrar energi som värme som vi senare kunde släppa ut på begäran, "säger Cavusoglu." Beroende på de lokala väderförhållandena, vi kan frigöra denna lagrade energi snabbt som ytterligare avdunstning för att matcha fluktuationer i elektrisk energibehov. Detta skulle likna hur hydroelektriska dammar varierar sin effekt genom att ändra flödeshastigheten för vatten genom dammen. "

Än så länge, avdunstningsmotorer har bara testats i laboratoriet, och det finns mycket mer forsknings- och utvecklingsarbete framför oss innan tekniken kan skalas upp till den storlek där den kan bli en viktig elkälla.

"Först, bättre och större material måste göras som effektivt kan utnyttja energi från avdunstning, "säger Cavusoglu." För närvarande, Sahin-labbet undersöker hur man kan göra bättre sporbaserade material och bygga större motorprototyper. Vi hoppas att större prototyper kommer att demonstreras under de närmaste åren. "

Enligt en studie från 2013 av amerikanska och kanadensiska forskare, en typisk dags avdunstning från de stora sjöarna kan uppgå till 820 miljarder gallon (3,1 biljoner liter) - nästan 20 gånger flödeshastigheten för Niagara Falls.