Om elektricitet ur "tomma" luften och hur man rapporterar om upptäckter

Härom veckan fick jag reda på att några forskare vid University of Massachusetts Amhurst gjort en spännande upptäckt: De hade lyckats generera elektricitet ur luftfuktighet med hjälp av proteinbaserade nanotrådar. Den första beskrivningen av upptäckten som jag träffade på kom från Warp institute, men en snabb Googling tog mig både till en sorts pressmeddelande från universitetet där upptäckten gjordes och diverse sidor som rapporterar om framsteg inom forskning och teknik. Rapporteringen var väldigt entusiastisk och beskrev det hela som ett sätt att generera miljövänlig, förnybar energi ur tomma luften - utan beroende av sådant som solljus eller vind.

Den typen av rapportering kan lätt göra en fundersam och ge upphov till frågor av typen "men hur funkar det egentligen?". För att ha en chans att få svar måste man gräva vidare lite. Forskarna har publicerat sitt arbete i prestigetidskriften Nature, som inte precis är Open Access, men lyckligtvis går det att läsa en version av artikeln via Researchgate.

Hur det funkar (så vitt man vet...)
En av de första saker man inser när man börjar läsa artikeln är att det här med att utvinna elektricitet från luftfuktighet är ett hyfsat aktivt forskningsfält, hur konstigt det än kan låta för den som inte är insatt. En rätt intressant översiktsartikel som forskarna refererar till presenterar resultat från försök med nanomaterial som grafenoxid, men nämner också att mekanismen bakom är lite oklar - man tror att det har att göra med att när vattenångan från luften absorberas i materialet kan en del av vattenmolekylerna delas upp i negativt laddade OH-joner (en väte och en syre) och positivt laddade vätejoner (en process som pågår hela tiden i vatten när det är i flytande fas, d.v.s. inte ånga eller is). De positivt laddade vätejonerna kan då samverka med laddade partiklar i kolnanomaterialet på ett sätt som ger upphov till en skillnad i elektrisk potential och därmed en elektrisk ström.

Så om det här är ett känt fenomen, vad är det nya i Massachusetts-forskarnas upptäckt? Tidigare material som använts för att generera ström ur luftfuktighet har bara genererat ström en kort stund, för att sedan behöva en mycket längre "uppladdningstid" innan de kan generera ström igen. Massachusetts-forskarnas material genererade under experimenten ström i hela 20 timmar, för att sen bara behöva en "uppladdningstid" på fem timmar. Det är är här det där med porositet och skillnader i vattenkoncentration kommer in.

I Massachusetts-forskarnas experiment ligger de proteinbaserade nanotrådarna samlade mellan två elektroder, d.v.s. plattor av elektriskt ledande material. Tillsammans bildar nanotrådarna ett material full av små hål och kanaler, eller porer, som vatten skulle kunna ta sig fram igenom. Bara den ena ytan, vid den övre elektroden, är i kontakt med den omgivande luften och kan ta upp vattenånga. Vattnet som tas upp på det här sättet sprider sig i materialet, men på grund av att porerna är så små får man inte samma koncentration överallt, vilket leder till en skillnad i elektrisk potential och som resultat av det en elektrisk ström. Forskarna är dock noga med att poängtera att det fortfarande finns flera oklarheter i exakt hur den här processen går till och att det behövs fler studier.

Något de är säkra på är dock att energin som utvinns kommer från vattenångan som tas upp av materialet och inte från t.ex. en kemisk reaktion i nanotrådarna. Det är inte orimligt eftersom en vattenmolekyl som far runt i luften i form av vattenånga har högre energi än en som är absorberad av ett material, åtminstone i form av rörelseenergi, men de exakta mekanismerna är alltså fortfarande oklara.

Hur det rapporteras
I botten på den här historien finns ett spännande framsteg inom ett etablerat forskningsfält, en upptäckt som visar på intressanta möjligheter men också lämnar många viktiga frågor utan svar åtminstone för tillfället. Så varför rapporteras det på ett sätt som får det att låta så osannolikt?

Rent allmänt finns det en tendens till att man pratar om naturvetenskap och teknik på ett rätt dramatiskt sätt som framhäver det oväntade - som att framställa ström ur "tomma luften" - eller det som kan kopplas till samhällsdebatten, som förnybar energi. Det gäller inte bara bland vetenskapsjournalister utan är även ett sätt för forskarna själva att väcka intresse för sitt arbete. I det här fallet har forskarna själva i intervjuer framhållit just de här två aspekterna, liksom pressmeddelandet från universitetet gör.

En annan sak som bidrar är behovet av att förenkling när man skriver om vetenskap. Ibland kan man förenkla på ett bra sätt, ibland faller viktiga saker bort, och ibland handlar det om saker som inte ens de som forskar på dem är helt säkra på hur de funkar. I det här fallet finns det en del texter i rapporteringen (inte alla, dock) som närmast helt slarvar bort mekanismen och därför får det att se ut som en evighetsmaskin - något som strider mot termodynamikens lagar - trots att det inte är vad det är frågan om.

Vill man väcka intresse och entusiasm för teknik och naturvetenskap kan den här kombinationen av dramatik och förenkling framstå som det enda sättet att tränga igenom mediebruset. Det kan också vara en riskabel kombination, inte bara för att den får verkliga upptäckter att framstå som osannolika utan för att man nästan per automatik presenterar vetenskapen mer som en serie plötsliga, geniala kvantsprång än den långsamma process av kunskapsinsamlande det oftare är frågan om.