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Farfalle e molluschi per l’energia del futuro

La farfalla dei cavoli e una conchiglia gigante fanno migliorare il fotovoltaico

Gio 24 Set 2015 | di Roberto Lessio | Ambiente
Foto di 6

La cavolaia (Pieris brassicae L.) è una bella farfalla di colore bianco tendente al giallo con alcune macchie scure sulle ali. Ma quando la si vede volare nei campi e negli orti, malgrado il suo aspetto gradevole, non è un buon segno: può depositare una quantità impressionante di uova nella pagina inferiore delle foglie che saranno il nutrimento delle larve. Queste poi, in poco tempo, diventano bruchi capaci di divorare l’intero apparato fogliare di tutti i tipi di cavoli (per questo si chiama così), inclusi i broccoli, lasciando solo le nervature più dure della pianta.
Il ciclo riproduttivo delle cavolaie è relativamente breve e, se gli ortaggi si trovano nella fase di raccolta, il danno economico per gli agricoltori è pressoché irreversibile.
Un team di ricercatori dell’Università inglese di Exeter però ha studiato il loro comportamento da un altro punto di vista. Il gruppo guidato dal Prof. Tapas Mallick, ha voluto approfondire una particolare di capacità di questo tipo di farfalle rispetto ad altre, quella di poter volare anche quando il cielo è nuvoloso.

LE ALI CHE FANNO ‘VOLARE’  L’EFFICIENZA ENERGETICA
Ne hanno ricavato un risultato clamoroso: realizzare pannelli solari con un’efficienza energetica superiore di quasi il 50% rispetto a quella garantita dai pannelli attuali. L'efficienza energetica è la capacità di trasformare in energia elettrica la luce del sole ad una determinata temperatura. Le farfalle in generale non sono in grado di volare a lungo ed hanno bisogno di una determinata temperatura per scaldare i muscoli e prendere il volo.
Invece la cavolaia riesce a farlo anche quando non c’è il sole e talvolta anche quando piove. Questo vantaggio deriva dal fatto che piega le sue ali a forma di V in modo da scaldare più velocemente il proprio organismo: in pratica è come se accelerasse una sorta di ricarica delle proprie riserve energetiche sotto forma di calore. Il processo è favorito dalla particolare capacità riflettente che hanno le sue ali: queste sono al massimo della loro efficacia riflettente quando sono poste con un angolo di 17 gradi geometrici tra di loro. In tal modo la luce “rimbalza” verso il basso andando a scaldare velocemente il torace: le cavolaie riescono così ad aumentare di circa 7,3 gradi termici il calore dell’organismo, rispetto a quando le ali sono completamente aperte. Una volta ottenuta la temperatura idonea, si attivano le sottostrutture che fanno muovere le ali e riescono a volare con molto anticipo rispetto agli altri tipi di farfallle. Ciò gli dà un notevole vantaggio competitivo per riprodursi. Agli scienziati inglesi, quindi, è venuta l’idea di utilizzare il mono-strato delle cellule delle ali della farfalla come modello per realizzare un nuovo materiale che riflette la luce. Ritengono che i pannelli realizzati proprio a forma di V con questo nuovo materiale saranno anche molto leggeri. Potrebbero quindi essere  seguire la direzione del sole anche quando il cielo è nuvoloso. Secondo le valutazioni di laboratorio, proprio questa caratteristica li porterà a prestazioni così elevate rispetto ai pannelli fotovoltaici attualmente in commercio.

ENERGIA RINNOVABILE ALL'INFINITO
Altra capacità naturale di riflettere la luce e che potrebbe portare a sua volta ad una nuova impostazione per ricavare energia dal sole in ambienti acquatici, ma anche la produzione di biocarburanti, è quella di uno dei più grandi molluschi bivalve esistenti al mondo, la Tridacna Gigante, che vive negli oceani Indiano e Pacifico. I ricercatori dell’Università di Santa Barbara (California) hanno scoperto che le cellule di questo mollusco, soprattutto quelle delle coloratissime valve (che sono una sorta di labbra tipo quelle delle ostriche), sono iridescenti: hanno cioè la capacità di riflettere i colori mutevoli dell’iride, creando però una luce diffusa, delicata e uniforme.
Questa luce viene utilizzata, attraverso il processo della fotosintesi, da una grande quantità di alghe unicellulari, le quali costituiscono il nutrimento dello stesso mollusco. È il classico esempio di energia rinnovabile all’infinito, perché il ciclo è chiuso sia sotto il profilo energetico che biologico.

PANNELLI SOLARI “OCEANICI”
Secondo altri ricercatori, quelli dell’Università della Pennsylvania, proprio la lucentezza riflettente, piuttosto che la radiazione solare diretta, potrebbe portare a celle solari di nuova concezione che dovrebbero durare molto più a lungo, abbattendo così i loro costi di produzione e di installazione.
Queste celle infatti non si surriscaldano più di tanto quando sono esposte al sole anche durante i lunghi giorni estivi. Questo è il vero grande limite della maggior parte dei pannelli solari oggi in commercio: con il passare degli anni non è il silicio a deteriorarsi (sia esso amorfo, policristallino o monocristallino), cioè il materiale che trasforma la luce in energia, ma le componenti che tengono insieme i pannelli stessi. Soprattutto il vetro e la struttura di supporto in metallo. Questo problema è determinato proprio dal surriscaldamento provocato dai raggi solari. Usare la luce riflessa anziché quella diretta, potrebbe inoltre permettere la produzione su larga scala di biocarburanti che utilizzano le alghe come materia prima.            

COPIARE LA NATURA FA BENE
Q ueste scoperte, come quelle qui raccontate, nascono da ricerche che entrano di diritto in quella che noi definiamo Economia Naturale (o Natureconomy), perché evidentemente ispirate da ciò accade negli ecosistemi, hanno già creato a loro volta un neologismo. Sono definite “BioMimicry” (Imitazione Biologica): un concetto che spiega benissimo come si possano sviluppare percorsi di conoscenza a basso costo, ma allo stesso tempo molto promettenti per le ricadute che possono avere non solo per l’economia, ma in generale sulla qualità della nostra vita.    

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