acquaesapone Ambiente
Interviste Esclusive Viaggi Editoriale Inchieste Io Giornalista TV/Cinema A&S SPORT Zona Stabile Rubriche Libri

Arriva l’elettronica bio... e commestibile

Sempre imitando la natura, la ricerca galoppa e continua a trovare eco-soluzioni

Gio 03 Lug 2014 | di Caroline Payne | Ambiente
Foto di 3

Smaltire le batterie che utilizziamo quotidianamente per far funzionare i nostri telefoni cellulari e tutti gli altri oggetti elettronici è sempre stato un grosso problema ambientale. Ma presto, grazie alla Natura, tale preoccupazione potrebbe non esserci più.
Anzi, in base alle ultime scoperte scientifiche che si stanno susseguendo freneticamente è persino ipotizzabile che le batterie elettriche un giorno potremmo portarle in tavola e mangiarcele; e magari ci dolcificheremo pure il caffè e le altre bevande. E se poi alcuni sapori di queste batterie proprio non piacciono, specie ai nostri bambini, le si può usare lo stesso per altri scopi: magari per illuminare le feste. Ispirandosi, copiando e in qualche caso persino utilizzando direttamente la Natura, si stanno sviluppando in tutto il mondo nuove tecnologie elettroniche che non erano neanche immaginabili solo pochi anni fa.

Energia al nero di seppia
In questo caso si comincia effettivamente a parlare di dispositivi “commestibili” in quanto biologici. I minerali in Natura non sono inesauribili e tra questi c’è proprio il litio, utilizzato nelle batterie elettriche. Così in tutto il mondo è in corso una spasmodica gara a trovare sostanze ed elementi naturali in grado di avere la stessa capacità di immagazzinamento di energia con rese simili. Il problema è importante soprattutto in campo medico, in cardiologia in particolare, perché sempre più spesso si ricorre ad impianti elettronici, tipo i “pacemaker”, per far funzionare organi umani. Questi molto spesso devono essere posizionati e poi rimossi dall’interno del corpo delle persone per via chirurgica. In ogni caso sono soggetti a risposte auto immunitarie dell’organismo e di conseguenza i pazienti sono costretti a prendere dei farmaci per controllare il problema. Un problema evitabile se, per l’appunto, i materiali e le sostanze interessate sono biocompatibili. Per questo i ricercatori della Carnegie Mellon University (Pittsburgh – USA), guidati dal Prof. Christopher Bettinger, hanno trovano una soluzione nel nero di seppia: proprio quello che viene usato per condire pasta e riso. Il dispositivo utilizza materiali che si scompongono da sé nell’organismo dopo aver espletato la loro funzione. Il segreto sta nella melanina dell'inchiostro di seppia che ha maggiore capacità di carica. Inoltre, la pila biologica usa gli ioni di sodio al posto degli ioni di litio; per l’anodo impiegano melanina di seppia (l’anodo è la polarità che consente di immagazzinare energia), mentre per il catodo hanno del comune ossido di manganese. Tutte e tre le sostanze sono atossiche per il corpo umano. Un’applicazione analoga inoltre permetterebbe l’uso di farmaci a lento rilascio assunti per via orale, che si vadano a posizionare in particolari porzioni del nostro stomaco in modo da esplicare più efficacemente la loro azione, per poi essere distrutti durante le fasi digestive.

La cella a combustibile con lo zucchero
Anche in questo caso i ricercatori sono americani (Virginia Tech): si sono cimentati con i prodotti saccariferi dai quali si estraggono i comuni dolcificanti che utilizziamo nella nostra alimentazione. Hanno creato una cella a combustibile, tipo quelle che si usano per le macchine ad idrogeno, a base di maltodestrine; queste sono delle molecole di glucosio ricavate dai cereali (mais, grano, riso, ecc.) e dai tuberi (patate, tapioca, topinambur, ecc.). Le maltodestrine sono attualmente molto usate dagli atleti che compiono sforzi prolungati nel loro sport, in quanto danno una risposta energetica immediata; una volta ingerite permettono di far entrare in fretta il glucosio nel sangue e renderlo prontamente disponibile per i muscoli. Gli scienziati della Virginia Tech, polo universitario di bio-tecnologie applicate, guidati dal Prof. Percival Zhang hanno copiato e perfezionato lo stesso principio in quanto lo zucchero è sempre stato considerato un ottimo composto per lo stoccaggio di energia. Sostanzialmente gli enzimi delle maltodestrine ottenute in laboratorio sostituiscono all’interno delle celle normali il platino (metallo molto costoso) sfruttando tutte le potenzialità energetiche degli zuccheri per generare elettricità. Sono riusciti a sintetizzare e sfruttare un’energia senza precedenti: una potenza pari a 596 Ah (unità di misura Ampere) per chilo di zucchero, ovvero una carica superiore alla media delle pile attualmente in commercio. Secondo i ricercatori poi, questo tipo di celle a combustibile eliminerebbe il rischio di esplosioni e di infiammabilità che attualmente interessa quelle ad idrogeno e metanolo e possiedono anche una maggiore capacità di immagazzinamento energetico e, dulcis in fundo (è proprio il caso di dirlo), sono biodegradabili al 100%.

Elettricità… del cavoletto!
I cavoletti di Bruxelles appartengono alla famiglia brassicacee (cavoli, broccoli, ravanelli, ecc.) e non sono molto diffusi nella cucina italiana. Sono sostanzialmente dei germogli ascellari, come delle piccole verze, che si raggrumano intorno ad ogni foglia che la pianta produce. Hanno un odore ed un sapore non troppo intenso, ma come spesso succede per questo tipo di ortaggi, non sono graditi ai consumatori, soprattutto ai bambini. Anche se in realtà andrebbero assunti regolarmente per le loro indiscusse proprietà preventive verso alcune malattie e patologie molto gravi (tumori in primo luogo). Sarà forse per questa avversione al loro consumo che alcuni giovani scienziati delle associazioni Big Bang Young Scientists e Engineers Fair del Regno Unito, hanno inventato un modo per illuminare con i cavoletti di Bruxelles un albero di Natale. Avete letto bene: proprio il nostro tradizionale addobbo natalizio che è stato alimentato con una vera e propria batteria vegetale. Lo hanno acceso lo scorso anno a Londra. Hanno preso circa un migliaio di cavoletti e li hanno collegati l’uno all’altro all’interno di cinque grandi cilindri che formavano altrettante celle energetiche. I cavoletti, una volta staccati dalla pianta, normalmente rilasciano un particolare tipo di acido che interagendo con gli elettrodi della batteria (questi però fatti di normale rame e zinco), producono una corrente elettrica con una intensità di 63 Volt. Questa piccola energia è stata immagazzinata attraverso un semplice condensatore per poi essere utilizzata da 100 lampadine LED ad alta efficienza. Unico inconveniente: la “carica” della batteria potrebbe durare anche un mese, ma è direttamente proporzionale alla freschezza dei cavoletti. Ma questa freschezza la sanno capire solo i contadini che li coltivano. Vuol dire che la scienza, almeno in questo caso, oltre che della Natura, non può fare a meno della saggezza popolare.                                 



La batteria “melograno”
Avete presente una normale batteria stilo, tipo quelle per il telecomando tv con il polo negativo e il polo positivo? Queste due polarità si chiamano rispettivamente anodo e catodo e consentono il flusso di energia elettrica immagazzinata. Avete inoltre presente i chicchi del melograno? Sono separati tra di loro da un guscio di polpa bianca in una sorta di struttura a grappolo di forma sferica. Ebbene, ricercatori dell’Università californiana di Standford si sono ispirati proprio a questa struttura per trovare una soluzione ad un’importante questione che riguarda le batterie che alimentano i cellulari, i tablet, i computer portatili e le automobili a trazione elettrica. Soprattutto per queste ultime il problema è molto serio perché le batterie maggiormente utilizzate attualmente dalle case automobilistiche sono quelle agli ioni di litio; questi accumulatori però per funzionare hanno bisogno di un minerale naturale altamente infiammabile: la grafite. Si calcola che per ogni auto elettrica ne occorrano in media 50 kg. Questo fatto rappresenta una grave contraddizione, perché per produrre auto “pulite” in realtà si fa un enorme inquinamento dall’estrazione di questo minerale. La grafite infatti deve essere lavorata con l’acido cloridrico, che è uno degli elementi più pericolosi per ogni forma di vita esistente sul pianeta. Non a caso il Paese che estrae la maggior parte della grafite commercializzata nel mondo è la Cina, la quale è attualmente anche una delle nazioni più inquinate della Terra. I ricercatori californiani hanno sostituito la grafite con il silicio (il materiale di base degli attuali pannelli fotovoltaici), più leggero e relativamente abbondante in natura. Le batterie agli ioni di litio che hanno un anodo a base di silicio possono memorizzare fino a 10 volte più ricarica rispetto a quelle fatte con la grafite. Inoltre dopo 1.000 cicli di ricarica la loro capacità di mantenere l’energia per il periodo desiderato era ancora del 97%. Ma si è presentato un altro problema. Il silicio si deforma e si degrada durante la ricarica. Così ai ricercatori statunitensi è venuta l’idea di tenere insieme le particelle di questo materiale con delle “scorze” di carbonio, esattamente come fanno la parte polposa-bianca e la buccia con i chicchi nel frutto del melograno. Gli esperimenti hanno dimostrato che dal punto di vista tecnico l’idea funziona. Ora si tratta di rendere il prodotto commercialmente valido.


Condividi su: