Come una piccola orchidea potrebbe migliorare l'efficienza energetica dei pannelli solari di prossima generazione

Un team di ricercatori della Tufts University ha scoperto che le cellule fogliari della Macodes petola, un'orchidea che vive in condizioni di bassa luminosità, potrebbero offrire un nuovo approccio per migliorare l'efficienza dei pannelli solari

@Canva

I pannelli solari funzionano al meglio in condizioni di piena luce solare, ma in molte regioni il sole è una risorsa scarsa, il che comporta una produzione di energia inferiore a quella necessaria. Ora, un team di ricercatori della Tufts University ha scoperto che un particolare tipo di orchidea, la Macodes petola, che prospera in condizioni di scarsa illuminazione, potrebbe offrire la chiave per risolvere questo problema.

Secondo uno studio condotto dai membri della facoltà di ingegneria della Tufts, Giulia Guidetti e Fiorenzo Omenetto, le foglie di questa orchidea presentano cellule a forma di cupola che catturano oltre tre volte la quantità di luce rispetto alle normali cellule epidermiche delle piante. Queste cellule, organizzate in una rete ottica naturale, permettono alla pianta di condividere la luce con le cellule circostanti, massimizzando così la conversione della luce solare in energia chimica. Questo processo di condivisione della luce consente alla Macodes petola di sopravvivere e prosperare in ambienti con scarsa luminosità.

Dal laboratorio alla natura

I ricercatori della Tufts hanno replicato queste strutture cellulari utilizzando un biomateriale a base di proteina della seta, imitando le capacità di raccolta della luce e di networking ottico dell’orchidea. Secondo Omenetto, professore di ingegneria e direttore del Silklab presso la Tufts, pannelli solari realizzati con questo materiale supererebbero le attuali celle solari flessibili. Grazie a un finanziamento triennale di 1,2 milioni di dollari dalla W.M. Keck Foundation, Guidetti e Omenetto proseguiranno le ricerche per applicare questi sistemi ottici naturali e migliorare l’efficienza energetica dei pannelli solari.

Guidetti ha scoperto le proprietà speciali della Macodes petola durante la pandemia, quando ha acquistato numerose piante da appartamento, affascinata dalle loro foglie lucide e dall’aspetto metallico. Osservando le foglie al microscopio, ha notato che la loro superficie non era piatta, ma presentava un micro-pattern. Queste scoperte hanno portato a un nuovo studio che, per la prima volta, dimostra l’esistenza di reti ottiche in un sistema vivente, un fenomeno mai osservato prima in nessuna pianta.

Dopo aver mappato i diversi tipi di cellule superficiali e le loro connessioni, i ricercatori hanno deciso di replicare queste strutture. Utilizzando un polimero di silicio, hanno creato una replica esatta delle cellule della foglia, che hanno poi ricreato con un mix di proteina della seta, mantenendo le caratteristiche di flessibilità e curvatura che permettono alla pianta di distribuire efficacemente la luce.

I ricercatori stanno attualmente esaminando altre piante della famiglia delle orchidee gioiello, confrontando le forme cellulari con quelle esistenti in condizioni di luce media e alta, e fabbricando repliche della struttura delle foglie. Inoltre, prevedono di sperimentare come le variazioni nelle condizioni di illuminazione possano influenzare il funzionamento della rete di condivisione della luce di queste piante, con l’obiettivo di identificare specie in grado di catturare la luce in modo ancora più efficiente.

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Fonte: Tufts University

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