L'interazione tra organismi viventi e tecnologie artificiali rappresenta uno dei settori più affascinanti nella robotica soft (bio)ibrida. Ora, un team di scienziati dell'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova ha creato un sistema che, quando integrato nelle piante, è in grado di generare energia sia dal vento che dalle gocce di pioggia. In sintesi: una foglia artificiale.
Il dispositivo funziona in presenza di pioggia e vento, producendo abbastanza elettricità per alimentare luci LED e mantenersi autonomamente. Le potenziali applicazioni di questa rivoluzionaria foglia artificiale includono l'utilizzo in agricoltura e nel monitoraggio ambientale. L'optimum è nel valutare la salute delle piante e le condizioni meteorologiche.
Come funziona la foglia artificiale dell'IIT di Genova?
Per funzionare, il dispositivo viene inserito tra le foglie di una pianta reale. La foglia artificiale (o forse sarebbe meglio parlare di "foglia bionica"?) presenta uno strato di elastomero di silicio sul lato inferiore, che genera e raccoglie cariche statiche causate dal movimento delle foglie. Sul lato superiore, è presente uno strato di etilene propilene fluorurato (FEP).
Fabian Meder, ricercatore dell'IIT specializzato in robotica soft biomimetica, spiega: “Quando le foglie si muovono al vento, le due superfici si toccano e si separano, creando cariche statiche sulla cuticola della foglia e sul nostro dispositivo. Queste cariche vengono indotte nel tessuto cellulare interno della pianta, generando una corrente che possiamo raccogliere mediante un elettrodo inserito nel tessuto vegetale.”
I test
Per mettere alla prova il sistema di raccolta di energia, gli scienziati hanno integrato la foglia artificiale tra le foglie di un oleandro vivo. Questo ha permesso loro di valutare la sua capacità di produrre energia. I risultati mostrano che singole gocce d'acqua generano picchi di tensione e corrente superiori a 40 volt e 15 microampere, sufficienti per alimentare direttamente 11 luci LED. La stessa struttura è in grado di raccogliere energia eolica attraverso le oscillazioni delle foglie.
Barbara Mazzolai, direttrice del laboratorio di robotica dell'IIT, afferma: “I risultati dimostrano che il dispositivo può raccogliere energia dal vento e dalla pioggia, separatamente o simultaneamente, fungendo da moltiplicatore di funzioni energetiche o sensore autoalimentato.”
Foglia artificiale: le possibili applicazioni
Secondo i ricercatori, il nuovo dispositivo è in grado di generare più elettricità rispetto ai sistemi di raccolta energia esistenti che si basano esclusivamente sull'energia eolica. Specie in condizioni di umidità. Al momento, il team sta lavorando per migliorare ulteriormente le prestazioni della foglia artificiale apportando modifiche al design. I primi obiettivi di miglioramento sono la forma degli elettrodi e i materiali utilizzati.
“Abbiamo presentato una domanda di brevetto sulla tecnologia e stiamo analizzando i potenziali mercati”, rivela Mazzolai, tra gli autori dello studio (che vi linko qui). “Tuttavia, sono ancora necessarie ulteriori ricerche prima di definire il prodotto finale. Ad esempio, vogliamo testare il sistema in dettaglio in condizioni esterne e con vento e pioggia altamente variabili.”
