Piante ed energia: un connubio perfetto anche per raggiungere lo spazio

Nato da un progetto dell’ESA, un dispositivo alimentato da prodotti di scarto delle piante ci mostra che la natura ha sempre le idee migliori

La start-up olandese Plant-e è riuscita a creare un dispositivo in grado di autoalimentarsi lavorando in simbiosi con le piante e i batteri del terreno e finalizzato alla comunicazione via satellite. Un’idea in perfetta linea con l’attuale bisogno di fonti energetiche sostenibili e che è l’ultima di una lunga serie di tecnologie ispirate al mondo vegetale.

Dal terreno ai satelliti: l’idea di Plant-e

Nel 1993, ossia più di 25 anni fa, la ESA, European Space Agency (Agenzia spaziale europea), lanciava il programma ARTES (Advanced Research in TElecommunications Systems), ossia un programma di cooperazione internazionale cui partecipano i paesi membri dell’Agenzia, le aziende e la Comunità europea, mirato all’ideazione di tecnologie sempre più efficienti nel campo delle telecomunicazioni. Nato in un momento complicato dell’esplorazione spaziale, ha portato negli anni ’90 alla diffusione nelle case di tutti della TV via satellite ed oggi come allora punta al futuro. Tra gli ultimi ritrovati del progetto, si annovera un geniale sensore/antenna sviluppato dall’azienda olandese Plant-e assieme all’inglese Lacuna space. Il dispositivo ha la peculiarità di prendere l’energia di cui ha bisogno direttamente dal suolo in cui viene piantato. Sì, avete capito bene. Non servono cavi, prese elettriche o batterie e nemmeno pozzi che scendano nelle viscere della crosta terrestre come nelle centrali geotermiche. Attraverso la fotosintesi qualsiasi pianta produce sostanze di cui si nutre per crescere e in generale sopravvivere, ma non tutta la produzione è utile. Una certa percentuale di ciò che viene generato viene scartato e rilasciato nel terreno attraverso le radici. E’ qui che alcuni batteri vivono e pasteggiano a volontà, assorbendo gli scarti organici della pianta per ridurli in molecole più semplici da cui ricavano a loro volta energia. Il processo ha la peculiarità di rilasciare nel terreno elettroni e cosa sono degli elettroni in movimento? Corrente elettrica, esattamente come in un cavo di rame. Il dispositivo di Plant-e è in grado di raccogliere questi elettroni tramite i suoi elettrodi piantati nel terreno ed alimentare così un insieme di piccoli dispositivi elettronici. Raccoglie autonomamente dati sull’umidità dell’aria, sulla temperatura, sulle condizioni del suolo e dati diagnostici sul proprio funzionamento e poi invia questi dati tramite onde radio (come fanno le normali antenne) a un satellite a bassa quota creato dalla Lacuna Space. In pratica, non ha bisogno di batterie, si può installare ovunque ci siano piante (anche dove non arriva la rete elettrica) e sarebbe in grado di portare segnale e telecomunicazioni, nonché servizi wifi e di IoT (Internet of Things), anche nelle zone più remote del pianeta. Un grande passo in avanti nel processo di conversione ecologica in un mondo dove tutto passa attraverso la rete.

Schema del funzionamento del dispositivo di Plant-e, in cui si evidenziano gli elettrodi positivo e negativo, nonché le principali reazioni in atto in piante e batteri. (fonte: plant-e.com)

Dal terreno alle foglie: l’elettricità dalle piante su un’idea di Barbara Mazzolai

“Questa collaborazione mostra quanto allo stato attuale di sviluppo sia già efficiente l’ottenimento di elettricità dalle piante. Speriamo che ciò ispiri anche altri a considerare l’elettricità delle piante come un’opzione seria” – Marjolein Helder, chief executive di Plant-e

E in effetti l’Olanda non è l’unico paese dove le piante sono viste come valide alleate nella produzione di energia elettrica. Già da anni in Italia sono in sviluppo progetti di robot bio-ispirati e tecnologie che sfruttano le piante per produrre elettricità. Tra i lavori più lodevoli, ci sono quelli di Barbara Mazzolai, direttrice del Centro di Micro-BioRobotica (CMBR) all’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), e colleghi. Ha sviluppato il primo robot-pianta al mondo, il Plantoide, ed è a capo del progetto europeo GrowBot, per la realizzazione di robot ispirati alle piante rampicanti. Qui la ricordiamo per un lavoro di poco più di un anno fa, pubblicato sulla rivista internazionale Advanced Functional Materials, in cui il suo team di ricercatori ha scoperto che le piante sono in grado di produrre elettricità attraverso le foglie. Queste, per via della loro naturale composizione, sono in grado di convertire le forze meccaniche applicate dal vento o dal contatto con altri oggetti in elettricità, catturando cariche secondo il processo di elettrizzazione per contatto. Queste cariche sono poi trasportate attraverso i tessuti della pianta, che funge come un cavo elettrico. L’idea sta nel raccogliere questa corrente in maniera simile a come le nostre apparecchiature elettriche si alimentano attraverso una spina nella presa a parete. Il fatto che nelle piante potessero viaggiare segnali elettrici non è nuovo: ad esempio, era noto il caso della Dionaea muscipula, una pianta carnivora che chiudeva le sue foglie per catturare gli insetti. Quello che non ci si aspettava era che una singola foglia potesse generare 150 Volt, abbastanza da alimentare un centinaio di lampadine a led. Osservando la natura, il team ha ideato così un innovativo sistema di produzione di energia dal vento modificando una pianta di oleandro (Nerium oleander) con foglie artificiali di un materiale studiato appositamente per raccogliere il massimo dell’elettricità. Insomma, un altro esempio riuscito di collaborazione tra madre natura e l’ingegneria.

L’oleandro modificato, quando investito dal vento, produce energia e nella foto alimenta un gruppo di LED con la scritta IIT, Istituto Italiano di Tecnologia (Fonte: iit.it)

Ogni cosa che puoi immaginare, la natura l’ha già creata

Con questa frase Albert Einstein racchiudeva secoli e secoli di evoluzione tecnologica umana. Sì, perché spesso e volentieri le nostre invenzioni sono nate dall’osservazione di ciò che già la natura sapeva fare per poi imitarlo o usarlo a nostro vantaggio. E’ il cosiddetto concetto della biomimesi, ovvero il fatto di studiare e modellizzare un fenomeno che già avviene negli esseri viventi (bios = vita; mimesis = imitazione) per poi riprodurlo artificialmente in qualcosa di utile all’uomo. Uno storico caso molto conosciuto è quello del velcro. Brevettato nel 1941 dallo svizzero George de Mestral, il velcro è la versione in nylon e tessuto di ciò che è in grado di fare da millenni la pianta della bardana. I fiori di questa pianta sono dotati di strutture uncinate in grado di attaccarsi al pelo degli animali (per questo una delle due bande del velcro è sempre pelosa) per spargere i propri semi anche molto lontano, attraverso il fenomeno della zoocoria. In termini energetici, molte volte le piante ci sono state di ispirazione. Un caso non molto recente è quello del tetto del Crystal Palace di Londra, costruito nel 1854 dall’architetto e botanico Josep Paxton, ispirandosi alla ninfea Victoria amazonica. L’obiettivo era quello di avere una struttura leggera che massimizzasse la sua esposizione al sole. E’ di pochi anni fa, invece, la scoperta che i petali di rosa hanno una struttura che li rende un ottimo modello per l’efficientamento dei pannelli fotovoltaici. Un team di ricerca del Karlsruhe Institute for Tecnology ha scoperto che, calibrando bene l’angolo di incidenza della radiazione, una struttura in pasta di polidimetilsilossano che mimava la forma dei petali  rendeva più efficiente l’assorbimento di energia. La conclusione è che, per quanto possiamo sforzarci di pensare fuori dagli schemi, la natura sarà quasi sempre un passo a noi. In milioni di anni di evoluzione, del resto, ha saputo creare una tale varietà di soluzioni sempre migliori che è impossibile non affidarsi a lei quando si vuole fare un salto di qualità.

La struttura a petali di rosa ideata dagli scienziati del Karlsruhe Institute for Technology

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