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Europa: oceani, acqua e …. (forse) vita

10 Mag

Diverse volte abbiamo parlato di esplorazione spaziale e altrettante siamo poi finiti a discutere dell’esistenza o meno di forme di vita al di fuori del nostro pianeta. Come e’ noto, uno degli aspetti senza dubbio piu’ interessanti e sentiti, anche dai non addetti ai lavori, e’ la possibilita’ che la vita si sia sviluppata anche su altri pianeti.

Personalmente, come detto tante volte, non sono assolutamente chiuso all’idea che la vita si possa essere sviluppata da qualche altra parte ma ogni qual volta si affrontano discorsi di questo tipo, si deve sempre prestare la massima attenzione nel mantenere un approccio scientifico al problema, senza finire, come avviene molto spesso in rete, a discutere di improbabili quanto assurdi avvistamenti di dischi volanti o alieni fotografati in qualche bosco sperduto.

Di queste tematiche abbiamo parlato in diversi articoli. Dapprima sotto il profilo puramnete scientifico-biologico:

Il segnale WOW!

Messaggio alieno nelle aurore?

poi discutendo invece dove cercare questa vita, introducendo il discorso degli esopianeti e della loro scoperta al di fuori del nostro Sistema Solare:

A caccia di vita sugli Esopianeti

Nuovi esopianeti. Questa volta ci siamo?

Esopianeti che non dovrebbero esserci

Ancora sugli Esopianet

In particolare, tutto il discorso degli esopianeti riguarda principalmente l’identificazione di corpi orbitanti intorno a qualche stella e che si trovano in una zona potenzialmnete adatta allo sviluppo della vita. Come discusso varie volte negli articoli precedenti, la definizione di questi parametri impone una discussione di diversi fattori, non solo legati all’irraggiamento da parte della stella centrale e dunque della posizione orbitale del pianeta stesso.

Detto questo, questa volta vorrei parlare della ricerca di vita non al di fuori del nostro Sistema Solare, bensi’ al suo interno, molto piu’ vicino di quanto si possa pensare. Molti di voi, conosceranno sicuramente Europa, uno dei satelliti orbitanti intorno a Giove e che, da diverso tempo ormai, e’ visto come un possibile candidato ad ospitare forme di vita non sulla superficie, bensi’ al suo interno.

Visto da fuori, Europa si presente come un corpo estremamente inospitale:

Il satellite di Giove Europa

Il satellite di Giove Europa

La scoperta di Europa risale addirittura la 1610, quando Galileo riusci’ ad osservarlo, insieme ad altre lune di Giove, con l’ausilio del suo telescopio appena inventato. La superficie di Europa appare praticamente liscia e priva di criteri da impatto. Le osservazioni fatte a partire dal 1995 dalla sonda Galileo hanno evidenziato la presenza di una spessa crosta fatta di ghiaccio, molto simile al pack presente sui mari polari della Terra.

Come anticipato, in superficie, l’ambiente offerto da Europa non e’ assolutamente dei migliori. La temperatura superficiale si aggira intorno ai -150 gradi centigradi con un irragiamento da parte del Sole che e’ circa 1/25 di quello che arriva sulla Terra. Vicino ai poli geografici del satellite, la situazione e’ ancora peggiore con temperature che scendono fino a -230 gradi.

Perche’ su una luna di questo tipo ci potrebbe essere la vita?

Le osservazioni fatte nel corso degli anni dai vari satelliti che hanno sorvolato Europa hanno mostrato alcuni aspetti del pianeta che potrebbero essere compatibili con una struttura interna del tutto diversa da quella che vediamo dall’esterno. Il modellamento della superficie potrebbe infatti essere dovuto a moti mareali innescati dal vicino e massivo Giove su un enorme volume di acqua liquida, o ghiaccio conduttivo, contenuta all’interno di Europa. Questa immagine mostra molto bene le due ipotesi sulla struttura interna:

Possibili modelli per la struttura interna di Europa

Possibili modelli per la struttura interna di Europa

Oltre a queste considerazioni, le misure sul magnetismo del sistema Giove-Europa hanno evidenziato la presenza di un lieve campo magnetico sul satellite e di materiale conduttivo all’interno. Basta? Niente affatto, Europa presenta anche una lieve atmosfera propria con la presenza di ossigeno prodotto dalla dissociazione dell’acqua degli strati superficiali di ghiaccio. Poi? Nel 2013 il telescopio Hubble ha mostrato enormi geyser di vapore acqueo che fuoriescono dalle zone polari di Europa e che si elevano fino a 200 Km di altezza. Anche in questo caso, anche se da confermare ovviamente, il vapore acqueo potrebbe arrivare direttamente dall’interno del satellite spinto dall’attivita’ vulcanica, interna anche in questo caso.

Ragioniamo un attimo insieme: abbiamo una serie di evidenze che ci spingono a pensare che la superficie di Europa possa essere uno strato di ghiaccio contenente al suo interno un enorme oceano di acqua liquida. Alcune domande banali: quanto e’ spesso questo strato di ghiaccio? Come avrebbe fatto la vita a formarsi in un ambiente cosi’ ostile e, soprattutto, senza un sufficiente irraggiamento da parte del sole?

Domande ovviamente lecite e su cui e’ doveroso ragionare.

Per quanto riguarda lo spessore di ghiaccio, studiando la morfologia del pianeta, il suo moto e altri parametri chimico-fisici, si suppone che questo strato possa essere spesso circa 20 Km. Inoltre, le proprieta’ magnetiche di Europa potrebbero essere compatibili con un oceano di acqua addirittura salata, proprio come quella che riempie gli oceani della nostra Terra. Certo, uno spessore di 20 Km non e’ trascurabile e proprio questo aspetto rappresenta una delle difficolta’ principali per la probabile esplorazione e la ricerca di vita su Europa. Ma, come vedremo, le soluzioni tecnologiche potrebbe esserci.

L’altra domanda che ci siamo posti e’ invece legata alla possibilita’ che ci sia vita in questo immenso oceano sotterraneo. Per prima cosa, vi ricordo un argomento discusso qualche tempo fa su questo blog:

I misteri del lago Vostok

Lago Vostok, c’e’ vita?

Come ricorderete, anche nelle profondita’ di questo lago polare si ipotizza possa essere presente la vita, sviluppata in un ambiente apparentemente ostile e completamente isolato dalla superficie. Oltre a questo, nell’mmaginario comune, la moltitudine di forme di vita che si sviluppano nei nostri mari sono possibili grazie unicamente all’energia dei raggi solari che penetrano fino a profondita’ molto elevate. Se mettiamo un “tappo” di 20 Km su questo oceano e per di piu’ all’esterno abbiamo un irraggiamento proveniente dal sole gia’ notevolmente inferiore a causa della distanza Europa-Sole, come possiamo pensare che ci possano essere le condizioni per la vita?

Anche a questa domanda abbiamo una risposta che viene direttamente da quello che abbiamo potuto osservare sul nostro pianeta. Vi mostro una foto:

Fumarola Nera

Fumarola Nera

Di cosa si tratta? Quella che vedete e’ una cosiddetta “fumarola nera”, cioe’ un punto da cui fuoriescono gas provenienti dalle profondita’ della terra. Gas come idrogeno e acido solfidrico che, a causa della presenza di una forte attivita’ vulcanica su Europa, potrebbero essere presenti anche nell’oceano che vogliamo studiare. Di che tipo di forme di vita parliamo? Nel 1977, durante una missione esplorativa nelle Galapagos, venero scoperte colonie di vermi tubo, vongole, crostacei e mitili proprio intorno ad una fumarola nera in un punto in cui la luce del Sole non poteva assolutamente arrivare. Queste forme di vita, dunque non solo batteriche, si sviluppano grazie alla cosiddetta “chemiosintesi batterica”. In questo caso, al contrario della fotosintesi in cui si usa l’energia solare per ricavare energia, il processo sfrutta processi inorganici ad alta entalpia per formare sostanze organiche come, ad esempio, il glucosio. Detto questo, capite bene come la ricerca di vita su Europa potrebbe non essere assolutamente un azzardo, bensi’ una missione in grado di portare risultati.

Bene, a questo punto abbiamo capito dove poter cercare la vita, come potrebbe essersi sviluppata ma manca da capire se esistono i mezzi e la volonta’ per una missione di questo tipo. Senza tanti giri di parole, vi riporto un link sicuramente interessante il “President budget” per il Fiscal Year 2015:

President Budget, FY15

Per la prima volta, l’esplorazione su Europa e’ stata inserita nei finanziamenti della NASA per dare avvio a quella che viene chiamata missione Clipper.

Di cosa si tratta?

Come potete immaginare, il nome Clipper sta proprio per “taglia ghiaccio”. Scopo della missione e’ dapprima quello di effettuare 45 flyby intorno ad Europa partendo da un’altezza di 2700 Km per scendere fino a 25. Durante questi passaggi, grazie agli strumenti in dotazione, Clipper potra’ esaminare molti parametri chimico fisici sia dell’atmosfera che delle emissioni gassose intorno ai poli della luna. Inoltre, potranno essere scattate foto della superficie per una ricostruzione precisa di tutto il corpo. Nella seconda fase invece, la missione avra’ il compito di atterrare sul satellite e raccogliere campioni del terreno in superficie, e a profondita’ diverse comprese tra i 2 e i 10 cm. Perche’ questa raccolta? Semplice, l’analisi di questi campioni potra’ confermare o meno la presenza di salinita’, di materiale organico e di ogni altro parametro interessante per farci comprendere la presenza di o meno di vita all’interno di Europa.

La missione Clipper, gia’ in fase di studio da qualche anno e che, se tutto va nel verso giusto, dovrebbe essere lanciata nel 2025, rappresenta senza dubbio un primo passo per uno studio dettagiato di Europa. Ovviamente, come e’ facile immaginare, in questo caso, ancora piu’ che in altri, sara’ fondamentale garantire una sterilizzazione perfetta di tutti gli strumenti al fine di non “inquinare” i campioni con eventuali forme di vita terrestri.

Oltre alla NASA, molti altri paesi ed agenzie stanno pensando a missioni specifiche su Europa e su altre lune di Giove. L’ESA, ad esempio, sta preparando la missione JUICE per lo studio delle atmosfere di alcuni satelliti gioviani, tra cui ovviamente Europa. Se i risultati di queste missioni confermeranno, o almeno saranno compatibili, con l’ipotesi di vita, si passera’ ad una fase due con l’intenzione proprio di perforare lo strato di ghiaccio ed esplorare l’oceano sottostante. Per darvi un’idea, gia’ molti pensano a come realizzare queste missioni utilizzando trivelle alimentate da combustibile nucleare in grado di fornire l’acqua calda per forare l’enorme strato di ghiaccio. Oltre a questo, saranno sicuramente presenti non piu’ rover, ma mini sommergibili automatizzati per l’esplorazione dell’oceano e la ricerca di forme di vita.

Come vedete, Europa rappresenta sicuramente un futuro molto prossimo dell’esplorazione spaziale. Da qui a qualche anno potremmo finalmente capire se questo satellite possa essere un ambiente ospitale per la vita o se dovremmo limitarci a cercare al di fuori del nostro Sistema Solare.

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

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Coltivare senza terra

29 Ott

Coltivare senza terra? Due sono le possibilita’: o siamo impazziti o siamo in vena di scherzi.

Pensateci bene, una delle tecniche piu’ antiche di sostentamento dell’uomo, l’agricoltura, attraversa da diverso tempo una profonda crisi. Coltivare la terra non e’ affatto semplice e, come e’ noto, non e’ neanche redditizio. Tanta fatica, lavoro e poi? Basta una grandinata, un parassita, un periodo di siccita’ e tutto il lavoro viene buttato al vento con conseguente perdita del raccolto e dell’investimento fatto.

Queste sono considerazioni oggettive con cui chi coltiva la terra e’ abituato a vivere ogni giorno.

Altro pensiero, l’agricoltura e’ una tecnica antichissima e’ vero ma, a parte macchinari tecnologicamente avanzati, questa tecnica e’ rimasta uguale a se stessa per secoli. Fate una buca, ci mettete un seme, annaffiate e con l’aiuto del sole avete la vostra pianta o, meglio ancora, un frutto commestibile.

Possibile che non esiste niente di nuovo?

In realta’ si. Anche in questo campo, si sono condotti, e sono ancora in corso, diversi studi mirati proprio a semplificare la vita e rendere l’agricoltura meno rischiosa e piu’ redditizia. Ovviamente, non mi sto riferendo a bombe chimiche in grado di trasformare le piante in qualcosa di resistente o a farle crescere piu’ velocemente e piu’ grandi.

Quello di cui vorrei parlarvi in questo articolo e’ la tecnica di coltivazione senza terra.

Come e’ possibile?

Questa tecnica e’ nota con il nome di idroponica. Come anticipato, le piante non crescono piu’ nella terra ma su substrati inerti. Attenzione, la terra serve a dare alle piante le sostanze nutritive di cui ha bisogno. Senza la terra dove le prendiamo? In questa tecnica, le radici delle piante crescono immerse in una soluzione a pH controllato ricca di sostanze nutritive. Non si tratta di ritrovati chimici sintetici, ma di sostanze naturali concentrate da cui la pianta riceve tutto il nutrimento.

Nell’idroponica, si utilizzano substrati inerti come lana di roccia o argilla espansa che vengono utilizzati per far aggrappare le radici delle piante. Come nelle normali coltivazioni, la crescita delle piante prevede tre momenti salienti: germinazione, crescita, fioritura. Nella prima fase, le radici vengono fatte crescere direttamente immerse nella sostanza nutriente per poi crescere ed arrivare fino alla fioritura, o al frutto.

Esempio di sistema idroponico

Esempio di sistema idroponico

Con questa tecnica, si utilizza un sistema di pompe per far circolare l’acqua in modo da poter sempre irrigare le radici ma anche per recuperare i reflussi da poter riutilizzare nel circuito. In questo modo si ottiene un notevole risparmio di acqua. Pensate che da stime fatte, per far crescere una singola pianta serve un volume circa 1/10 rispetto alle normali tecniche interrate.

In rete trovate gia’ molti sistemi pronti da acquistare e montare in casa. La tecnica idroponica nasce infatti proprio per favorire la coltivazione indoor di piante commestibili. L’investimento iniziale, che ovviamente dipende dal numero di piante che si vogliono far crescere, non e’ proprio economico ma si tratta, appunto, di un investimento iniziale. Come potete immaginare questo kit si compone di una vasca per l’acqua, i liquidi nutritivi per le piante e i circuiti idrici di flusso e reflusso per il recupero.

Con l’idroponia si possono far crescere moltissime varieta’ di piante tra cui, per fare un esempio, lattuga, pomodori, fragole, fagiolini. Insomma, un vero e proprio orto domestico da poter realizzare con spazi e irrigazione molto ridotti.

Quali sono gli svantaggi di questa tecnica rispetto a quella tradizionale?

Ovviamente, e’ necessario un continuo monitoraggio delle piante e del sistema. Il fatto di non avere terra consente di ridurre al minimo la possibilita’ di crescita batterica e di microorganismi dannosi, ma la presenza costante di acqua potrebbe favorire, se non controllate precisamente il pH della soluzione, la crescita di alghe dannose per le piante. Ovviamente, questi inconvenienti sono governabili con una buona manutenzione ed un controllo costante del sistema. Come anticipato, questa tecnica sta cominciando a prendere molto piede perche’ economica su lungo periodo ma soprattutto in grado di massimizzare il rapporto produzione/spesa. In periodi di crisi come questo, sicuramente molti stanno cominciando a rivalutare la possibilita’ di una piccola produzione domestica di ortaggi.

Coltivazione aeroponica

Coltivazione aeroponica

In alternativa all’idroponica vi e’ poi l’aeroponica. In questo caso parliamo di una tecnica ancora piu’ recente e, se vogliamo, innovativa. Nell’aeroponica non abbiamo terra ma neanche substrato inerte che, in alcune condizioni, puo’ favorire una crescita batterica e comunque esurisirsi nel tempo.

Sostanzialmente, la tecnica aeroponica e’ simile a quella precedente ma, a differenza dell’idroponica, non abbiamo una soluzione acquosa sotto le radici, bensi’ un sistema di nebulizzatori che tengono umide le radici con sostanze in soluzione acquosa atte a favorire la crescita e a fornire il nutrimento.

In questo caso, le piante possono essere fatte crescere ovunque utilizzando dei sostegni di poliuretano espanso che servono solo a tenere in piedi la pianta. Ovviamente, necessitando di una continua irrigazione, e’ necessario predisporre un timer che faccia partire i nebulizzatori sotto le radici. Questo rende il sistema solo un po’ piu’ complesso del precedente, ma riduce ulteriormente la possibilita’ di crescita di batteri.

Dal punto di vista economico, i sistemi gia’ pronti per l’aeroponica sono leggermente piu’ costosi, ma parliamo sempre di un migliaio di euro per un sistema finito ed in grado di ospitare fino a 60 piante. Per come e’ realizzato, la spesa relativa all’acqua per l’irrigazione e’ assolutamente minimizzata e l’avere le radici completamente scoperte e nebulizzate consente di massimizzare l’ossigenazione.

Unica pecca del sistema ad aria e’ la necessita’ di calibrare il timer del nebulizzatore. Se non fatto correttamente si rischia di inumidire troppo le radici o di far seccare le piante. Anche in questo caso pero’, in rete si trovano moltissimi manuali pronti all’uso che spiegano tutte le fasi del processo.

Altra considerazione importante, a parte timer e pompe, sia per l’idroponico che per l’aeroponico abbiamo sistemi semplici costruiti che possono anche essere realizzati con un po’ di semplice bricolage utilizzando materiali assolutamente economici.

Come visto, in periodi di crisi come quello che stiamo vivendo, avere la possibilita’ di realizzare un orto in casa con poco spazio, minimizzando i consumi di acqua e senza il rischio di infezioni parassitarie alle piante e’ sicuramente un buon vantaggio. Come detto, si tratta di tecniche innovative ma che stanno gia’ riscuotendo notevole successo anche per le coltivazioni specifiche soprattutto all’interno di serre.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Un’arma chimica nella borsa di una donna

27 Set

La sezione:

Hai domande o dubbi

sta diventando una fonte di spunti di discussione davvero multidisciplinare e interessante. Come potete leggere, una nostra cara lettrice ci ha richiesto questa volta un argomento davvero curioso. Da una ricerca condotta in Inghilterra, e’ stato evidenziato come le borsette delle donne contengono in molti casi batteri estremamente pericolosi per la salute.

Come potete facilmente immaginare, questa ricerca ha sollevato un vespaio di discussioni sulla rete, soprattutto nei siti dedicati alle signore, in cui molti si interrogano sulla veridicita’ dei risultati e sulla gravita’ di quanto emerso.

Prima di parlare dei risultati, e’ il caso di fare un piccolo preambolo iiniziale per presentare il contesto in cui la ricerca si e’ svolta.

Prima di tutto, come anticipato, questa notizia e’ stata fortemente rimbalzata su molti siti che possiamo defiire dedicati alla moda, agli accessori e dunque, per definizione stessa, non prettamente orientati alla scienza. Perche’ dico questo? Perche’ leggendo alcuni di questi siti ho trovato cose davvero fantastiche per la loro assurdita’.

Per prima cosa, la ricerca di cui vogliamo parlare e’ stata eseguita su commissione di Claire Powley, “brand manager” del gruppo Perfetti Van Melle. Come sapete, si tratta di una multinazionale molto grande del campo alimentare. La Powley in particolare, fa parte del gruppo Mentos and Smint.

Perche’ sottolineo queste informazioni? Leggendo sui siti, la Powley e’ diventata una ricercatrice in microbiologia e su alcuni siti trovate anche frasi di questo tipo:

I raccapriccianti risultati sono emersi da una ricerca inglese commissionata da una marca di caramelle.

La Perfetti Van Melle e’ un gruppo industriale internazionale con interessi nel settore alimentare. Secondo alcuni siti e’ divenuta una azienda di caramelle qualsiasi. Non e’ stato cosi’ difficile trovare informazioni sulla Powley, dal momento che il suo profilo sulla rete professionale linkedin puo’ essere visualizzato da chiunque:

Powley, linkedin

Questo solo per dimostrare quanto le informazioni in rete possano essere fuorvianti o, in alcuni casi, completamente sbagliate.

Detto questo, passiamo alla ricerca condotta e soprattutto ai risultati trovati.

Come anticipato, dall’analisi del fondo delle borsette di molte volontarie, e’ stata evidenziata la presenza di molti batteri, in alcuni casi anche pericolosi per la salute.

Il piu’ frequente e’ stato l’Escherichia Coli, un batterio molto conosciuto e spesso utilizzato come standard per le popolazioni contaminanti. Si trova in abbondanza nelle feci ed e’ uno dei parametri piu’ importanti per segnalare la contaminazione delle acque o del cibo. Per darvi un’idea, la presenza di E.coli e’ uno dei test principali nella metodologia di analisi HACCP per la qualita’ dei cibi dal momento che puo’ portare infezioni.

Altro batterio trovato in abbondanza e’ lo Pseudomonas. Spesso colonie di questo batterio vengono trovate in ambienti ospedalieri non correttamente igienizzati e sono causa di vere e proprie epidemie di otiti esterne, polmoniti o infezioni osteoarticolari.

L’ultimo e piu’ pericoloso batterio trovato e’ stato l’Enterococco Fecalis. Infezioni da questo batterio possono avere conseguenze anche diverse, di cui la piu’ pericolosa e’ sicuramente la meningite, aggravata dal fatto che questa specie batterica e’ molto resistente alla terapia antibiotica. Colonie consistenti di Enterococco Fecalis si trovano nell’ultimo tratto gastrointestinale di molti mammiferi.

Perche’ questo mix batterico e’ stato trovato all’interno delle borsette delle donne?

La risposta in questo caso e’ scontata,il motivo principale e’ da ricercarsi nella scarsa igiene di questo utilizzatissimo accessorio. Pensateci bene, in molti casi, la borsa delle signore e’ un portatutto utilizzato con frequenza giornaliera. Molte delle volontarie che hanno partecipato alla ricerca hanno dichiarato di lavare molto poco frequentemente le loro borse. Queste condizioni di scarsa igiene creano l’ambiente piu’ favorevole per la crescita batterica.

Sono pericolose queste popolazioni trovate?

Ovviamente, come visto nella descrizione delle singole specie, la pericolosita’ c’e’ ed e’ evidente. Questo poi e’ amplificato dal fatto che nella borsetta vengono spesso custoditi trucchi, telefono cellulare, caramelle, gomme, sigarette. Tutte cose che poi entreranno direttamente nell’organismo o i cui batteri potrebbero depositarsi sulle mani intente a cercare qualcosa nella miriade di oggetti che ciascuna donna conserva nella sua borsetta.

Riassumendo, le analisi condotte hanno mostrato con altissima percentuale colonie di batteri pericolosi per la salute all’interno delle borsette delle donne. Il motivo e’ facilmente ricercabile nella scarsa igiene che spesso viene riservata a questo accessorio utilizzato tutti i giorni e che ancora piu’ spesso viene utilizzato come contenitore portatutto. Ad aggravare la situazione c’e’ il fatto che nelle borsette vengono conservati spesso alimenti e trucchi che poi entreranno direttamente in contatto con il nostro organismo.

Ovviamente, la ricerca non deve essere utilizzata per seminare il panico nelle signore. Credo pero’ che questi risultati debbano far riflettere sull’igiene che troppo spesso manca per un accessorio tanto amato dal gentil sesso.

 

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Una batteria … vivente

19 Set

Come sapete bene, diverse volte ci siamo soffermati a riflettere sulle cosiddette energie alternative. Il punto attualmente raggiunto non puo’ certo essere considerato l’arrivo per il nostro futuro energetico. I sistemi alternativi utilizzati su larga scala, principalmente solare e eolico, sono, allo stato attuale, sistemi a bassa efficienza. Fate attenzione, non voglio certo dire che lo sfruttamento di queste risorse sia inutile, tutt’altro. Quello che sto cercando di dire e’ che queste fonti non sono sfruttate al massimo e, vista la crescita esponenziale della richiesta di energia nel mondo, non potranno certo essere considerate, allo stato attuale, alternative al petrolio o ad altre fonti.

In questa ottica, di tanto in tanto, gettiamo uno sguardo alle ricerche in corso, per mostrare lo stato dell’arte ma soprattutto per vedere possibili fonti alternative in corso di studio.

Proprio in virtu’ di questo, vorrei parlarvi di un’invenzione pubblicata solo pochi giorni fa da un gruppo di ingegneri dell’Universita’ di Stanford. Come forse avrete letto sui giornali, e’ stata prodotta la prima pila a microbi.

Di cosa si tratta?

I microbi in questione appartengono alla famiglia degli elettrogenici, cioe’ microorganismi in grado di produrre elettroni durante la digestione. Detto in altri termini, durante il processo digestivo, questi microbi strappano un elettrone che rimane libero. Questa tipologia di batteri e’ conosciuta gia’ da diverso tempo, quello che pero’ sono riusciti a fare gli autori di questa ricerca e’ trovare il modo efficace di produrre energia da questo processo.

Prima di parlarvi dell’applicazione, vi mostro una foto del dispositivo in questione:

Batteria a microbi

Batteria a microbi

Guardando la foto, vi rendete subito conto che si tratta ancora di un prototipo non industrializzato. Per darvi un’idea, le dimensioni della provetta a cui sono attaccati i fili e’ paragonabile a quella di una batteria per cellulare.

Come funziona la pila?

Come detto, questi batteri producono elettroni liberi durante la digestione. La provetta che vedete contiene due elettrodi. Il primo e’ in carbonio e proprio su questo sono presenti i nostri microbi. Come vedete anche dalla foto, il liquido all’interno della provetta appare molto torbido. Non si tratta assolutamente di un effetto ottico, sono dei liquami veri e propri che offrono il nutrimento per la colonia di microbi presenti all’interno.

Uno dei microbi osservato al microscopio

Uno dei microbi osservato al microscopio

A questo punto, il discorso comincia ad essere piu;’ chiaro. Vengono messi i microbi su un elettrodo in carbonio. Il liquido offre il nutrimento per gli organismi che dunque mangiano felici e per digerire, invece dell’infantile ruttino, producono elettroni.

Sempre all’interno e’ presente un secondo elettrodo, questa volta in ossido di argento. Questo funge da collettore per la raccolta degli elettroni. Ora, per definizione, se avete un moto ordinato di cariche elettriche da un elettrodo all’altro, avete una normalissima corrente elettrica. Dunque, avete la vostra pila.

Come potete immaginare, per sua stessa definizione, questo genere di pile si “scarica” quando la concentrazione batterica e’ cresciuta troppo, scarseggia il nutrimento o quando l’elettrodo in lega di argento e’ saturo di elettroni sulla superficie. In questo ultimo caso, che poi rappresenta il collo di bottiglia della produzione di energia elettrica, basta sostituire l’elettrodo esausto con uno nuovo affinche’ il processo riparta.

Quali sono i vantaggi di questa pila?

Anche se il funzionamento puo’ sembrare molto semplice, questa invenzione apre scenari molto importanti non solo in campo energetico, ma anche ambientale. Come potete facilmente immaginare, questo processo potrebbe essere utilizzato per produrre energia dai liquami, utilizzando questi prodotti di scarto fortemente inquinanti in modo molto intelligente.

Dal punto di vista energetico, si pensa che il sistema possa essere in grado di estrarre circa il 30% del potenziale contenuto nei liquami. Detto in altri termini, la bateria avrebbe un rendimento intorno a questo valore. Pensate sia poco? Assolutamente no. Le normali celle solari attualmente utilizzate hanno efficienze medie intorno al 25%. Solo con celle di ultima generazione si riesce a superare di poco il 30%. Questo significa che il processo microbico ha un rendimento del tutto paragonabile a quello delle celle utilizzate nei pannelli solari.

Come anticipato, e come evidente, lo studio e’ ancora in fase prototipale. In particolare, il problema attuale e’ nel costo dell’elettrodo in ossido di argento che serve da collettore per gli elettroni. Il prezzo troppo alto, rende questo sistema ancora anti-economico e non adatto all’utilizzo su larga scala.

Detto questo, capite bene come questa ricerca sia tutt’altro che terminata. Gli sviluppi futuri sono proprio volti a trovare materiali economici adatti a chiudere il circuito. Il fatto di aver usato all’inizio un materiale piu’ costoso e’ del tutto normale se consideriamo che per prima cosa si doveva dimostrare la correttezza dell’intuizione.

Concludendo, proprio in questi giorni e’ stata pubblicata la ricerca che racconta la costruzione della prima pila a batteri. Questo sistema sfrutta i processi digestivi di alcune tipologie di microbi in grado di liberare elettroni. La batteria realizzata ha un’efficienza paragonabile a quella delle celle solari e la ricerca e’ attualmente impegnata per trovare materiali economici da utilizzare per la raccolta degli elettroni al posto del costoso ossido di argento.

 

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