Energia infinita dal suolo: le rivoluzionarie celle a combustibile alimentate dai batteri del terreno (che durano per sempre)

L'Università Northwestern ha realizzato delle celle a combustibile microbiche che trasformano l'attività dei microbi in energia elettrica: una vera e propria svolta per i dispositivi elettronici

Sembra uscito da un racconto di fantasia, ma è tutto reale: il suolo su cui camminiamo ha il potere di diventare una sorgente di energia. Questa non è una favola, ma il risultato di studi e ricerche portati avanti con passione dai ricercatori dell’Università Northwestern. Hanno dato vita a un’invenzione che suona quasi magica: una cella a combustibile microbica che, con l’aiuto dei microscopici abitanti del terreno, trasforma la terra in energia elettrica pulita.

Non stiamo parlando solo di un salto avanti nel mondo scientifico, ma di una vera e propria rivoluzione che potrebbe cambiare il nostro modo di vedere e utilizzare l’energia. Pensate solo alla possibilità di alimentare piccoli dispositivi e sensori direttamente dal suolo che calpestiamo ogni giorno.

Un approccio innovativo all’energia sostenibile

L’utilizzo dell’attività microbica come fonte energetica non è un concetto del tutto nuovo. Tuttavia, ciò che il team di Northwestern ha realizzato supera le aspettative preesistenti. La loro cella a combustibile, delle dimensioni di un libro tascabile, si inserisce nel suolo per catturare l’energia prodotta dai microbi nel corso della decomposizione della materia organica. L’elemento sorprendente è la semplicità del processo: finché vi è presenza di carbonio nel terreno, la cella a combustibile può teoricamente operare all’infinito.

Questi dispositivi funzionano in modo simile a una batteria tradizionale, con anodo, catodo e elettrolita. La particolarità risiede nell’uso di batteri che, durante il loro processo digestivo naturale, cedono elettroni ai conduttori adiacenti. Ciò porta alla creazione di una fonte di energia rinnovabile e ecologica, aprendo nuove frontiere per la sostenibilità ambientale. George Wells della Northwestern, autore senior dello studio, ha spiegato:

Questi microbi sono onnipresenti, vivono già nel suolo ovunque. Possiamo usare sistemi ingegneristici molto semplici per catturare la loro elettricità. Non riusciremo ad alimentare intere città con questa energia, ma possiamo catturare quantità minime di energia per alimentare applicazioni pratiche a bassa potenza.

In precedenza, la maggiore difficoltà nell’uso pratico di queste celle a combustibile microbiche era garantire un accesso costante a ossigeno e acqua. I ricercatori hanno superato questo ostacolo grazie a un design innovativo: una cartuccia verticale montata su un disco orizzontale. Questa struttura permette al dispositivo di funzionare efficacemente in diversi tipi di terreno, da quelli completamente sommersi a quelli moderatamente asciutti.

La potenza generata da queste celle è ideale per sensori a basso consumo energetico. Questi, alimentati dalle celle, potrebbero monitorare vari fattori nel suolo, come umidità, nutrienti e contaminanti, contribuendo a un’agricoltura di precisione basata sulla tecnologia. Una volta installati, possono fornire dati preziosi per anni o addirittura decenni.

Un aspetto interessante di questa tecnologia è la disponibilità dei suoi componenti, facilmente reperibili in un negozio di ferramenta. Questo aspetto riduce i problemi legati alla catena di approvvigionamento e ai materiali, avvicinando ulteriormente la ricerca alla commercializzazione su larga scala. Bill Yen, ex studente di Northwestern e leader del progetto, enfatizza la necessità di trovare alternative ai metodi di alimentazione attuali, specialmente considerando il futuro, in cui potremmo avere trilioni di dispositivi:

Il numero di dispositivi dell’Internet delle cose (IoT) è in costante crescita. Se immaginiamo un futuro con trilioni di questi dispositivi, non possiamo costruire ognuno di essi con litio, metalli pesanti e tossine pericolose per l’ambiente. Dobbiamo trovare alternative in grado di fornire basse quantità di energia per alimentare una rete decentralizzata di dispositivi.

Alla ricerca di soluzioni, ci siamo rivolti alle celle a combustibile microbiche del suolo, che utilizzano speciali microbi per decomporre il suolo e sfruttare questa bassa quantità di energia per alimentare i sensori. Finché nel terreno c’è carbonio organico che i microbi possono scomporre, la cella a combustibile può potenzialmente durare per sempre.

L’indipendenza di queste celle a combustibile da fattori esterni, come il livello di umidità del terreno, suggerisce un impatto significativo a lungo termine. L’idea di disporre sensori autosufficienti e a basso impatto ambientale per monitorare diversi aspetti del pianeta apre prospettive entusiasmanti per l’agricoltura, l’ecologia e oltre. I progressi come quelli conseguiti dalla Northwestern University ci avvicinano a un futuro dove la dipendenza da fonti di energia non rinnovabili e dannose per l’ambiente sarà solo un ricordo lontano.

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Fonte: Northwestern University

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