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13 giugno, 2019

Energia pulita: nasce in Italia la pianta ibrida che genera elettricità

L’espressione “Energy Harvesting” indica l’utilizzo di fonti comunemente presenti nell’ambiente per produrre elettricità, solitamente in maniera innovativa ed efficiente. Stavolta questa espressione si abbina all’ “Oleandro Nerum” ed è la nuova frontiera dell’energia sostenibile: un sistema eolico verde, di nome e di fatto, in grado di illuminare una casa, e replicato in forme più grandi magari un quartiere o una città. L’innovativo progetto, ideato da Fabian Meder e Barbara Mazzolai (nominata da RoboHub nel 2015 tra le 25 donne più influenti nel settore della robotica) è stato recentemente descritto sulla rivista Advanced Functional Materials, nella quale i ricercatori del Centro di Micro-Bio Robotica dell’Istituto Italiano di Tecnologia a Pontedera (Pisa) hanno svelato i meccanismi della, cosiddetta, “elettrificazione a contatto” utilizzata dalle piante e presentato il primo “albero ibrido” al mondo, arricchito con foglie artificiali e capace di funzionare come un generatore di elettricità. Gli scienziati hanno modificato un albero di Oleandro Nerum “addobbandolo” con foglie artificiali che, oscillando al vento, toccano le foglie naturali e attivano la generazione di elettricità della pianta. Alcune strutture fogliari, infatti, sono in grado di convertire le forze meccaniche applicate sulla loro superficie, per esempio dal vento, in energia elettrica. Se e come le piante sfruttino l'elettricità che producono non è ancora noto, ma accorgersi di questo meccanismo ha intanto permesso di riprodurlo. Così attraverso questo particolare processo le cariche elettriche vengono raccolte sulla superficie fogliare e poi trasmesse al resto della pianta dal tessuto vegetale, che agisce come un vero e proprio cavo. La tensione generata da una singola foglia ogni volta che viene sfiorata può raggiungere più di 150 Volt, abbastanza per alimentare simultaneamente 100 lampadine a LED. L’elettricità può essere utilizzata direttamente, collegando una sorta di “presa elettrica“ allo stelo della pianta per poi venire distribuita in maniera pulita, facile e accessibile a tutti. Più alberi si usano, infatti, e più vento si presenta e maggiore è la quantità di elettricità prodotta, attraverso un progetto “green” che si adatta ad essere riprodotto anche in dimensioni più grandi, magari sfruttando l’intera chioma di un albero o addirittura quella di un medio bosco o di una più grande foresta. Il progetto tutto italiano apre ora la strada a una nuova fonte di energia in sintonia con l'ambiente e nello stesso tempo ad una tecnologia nella quale elementi naturali e artificiali collaborano a creare un'inedita generazione di robot.

Questo del team Mazzolai qui descritto è solo l’ultimo però dei progetti che si sono occupati di metodi, materiali e tecnologie robotiche innovativi ispirati al mondo biologico. Gli ambiti d’utilizzo di queste tecnologie includono, infatti, anche il monitoraggio ambientale e l’esplorazione del suolo alla ricerca di nutrienti, di acqua, ma anche di inquinanti. Al CMBR i ricercatori studiano così nuovi materiali funzionali e micro - nanostrutturati con l’obiettivo di sviluppare nuovi robot più adatti a operare in ambienti reali, non strutturati, e al servizio dell’uomo, per il miglioramento della qualità della vita. Nel 2012 il Centro di Micro-Bio Robotica ha abbracciato il progetto “Plantoid”, finanziato dall’UE, che ha portato alla realizzazione del primo robot pianta al mondo, le cui radici super hi-tech, grazie a sensibilissimi sensori che immagazzinano accurate informazioni sulla chimica del terreno, sono in grado di penetrare nel suolo e ramificarsi dove incontrano particolari sostanze trasmettendo i preziosi dati ai ricercatori. Il plantoide in questione viene definito un “self-creating robot”: è la macchina a decidere, in base alle informazioni fornite dai sensori, quanto e in quale direzione svilupparsi, e ad azionare la stampante 3D quando ha bisogno di nuovo “tessuto”, srotolando la matassa. Obiettivo finale del progetto, sfruttando il principio della biomimetica, è verificare la quantità e la qualità degli elementi inquinanti del terreno e l’efficacia delle bonifiche. Quest’anno è in partenza invece il progetto “Growbot” il cui scopo è realizzare robot che si comportino come fanno alcune piante rampicanti, arrampicandosi e adattandosi all’ambiente circostante così da poter essere integrati nelle future smart cities e dimostrando, con l’integrazione del recente progetto dell’ “Oleandro Nerum” che le verdi fronde potrebbero presto diventare una delle sorgenti di energia elettrica accessibile in tutto il mondo. Gli scienziati dell’IIT stanno estendendo la loro ricerca anche ad altre parti e prodotti delle piante, come le foglie, i semi e le pigne. Per le grandi aspettative a riguardo la Commissione europea ha, intanto, voluto stanziare 7 milioni di euro per i prossimi 4 anni.

Sono molte, e per gran parte ancora inesplorate, le potenzialità dei plantoidi: la nuova generazione di robot che sta “crescendo” nel nostro mondo. Macchine che non somigliano all’uomo né ad alcun animale, la cui missione è quella di replicare il “movimento” delle piante, immobili solo in apparenza, e dirci, ad esempio, se un terreno è inquinato, analizzando la composizione chimica del suolo e fornendo alle aziende agricole magari un report completo su quali concimi servono e in quali dosi, evitando di stipare nel terreno dosi eccessive di fertilizzante. Chi lavora a questa tecnologia non ne parla solo come di un robot ma anche come "un nuovo paradigma di movimento": una macchina che, imitando la straordinaria capacità delle piante di vivere e riprodursi in ogni situazione, potrebbe aprire nuovi scenari anche nel campo dell’efficienza e del risparmio energetico.

Alberto Azario