Biomimetica, gli alberi artificiali sono il futuro dell’energia eolica?

Ricercatori Usa hanno progettato generatori di elettricità che mimano gli alberi

[21 febbraio 2017]

Michael McCloskey, Curtis Mosher ed Eric Henderson, ricercatori del Department genetics, development and cell biology dell’Iowa state university (Gdcb Isu)  sanno bene che i soldi non crescono sugli alberi, ma  pensano che un giorno possa farlo l’elettricità.

Infatti, nello studio “Wind Energy Conversion by Plant-Inspired Designs” che hanno pubblicato su Plos One, spiegano come hanno costruito un dispositivo che imita i rami e le foglie di un pioppo che producono  elettricità quando le foglie artificiali ondeggiano nel vento.

McCloskey, che ha guidato il team di ricerca, ha detto che «Il concept non rimpiazzerà le turbine eoliche,  ma la tecnologia potrebbe generare un mercato di nicchia per macchine piccole e visivamente discrete che  trasformano il vento in energia elettrica. Qui i possibili vantaggi sono l’estetica e la sua scala ridotta, che può consentire la raccolta di energia off-grid. Abbiamo deciso di rispondere alla domanda se è possibile ottenere quantitativi utili di energia elettrica con qualcosa che assomiglia a una pianta. La risposta è “forse”, ma l’idea richiederà un ulteriore sviluppo».

McCloskey sottolinea che in alcune aree urbane, come a Las Vegas, le antenne per telefonia cellulare sono state  camuffate da alberi, completi di foglie che servono solo per migliorarne l’estetica. «Produrre energia da quelle foglie aumenterebbe la loro funzionalità».

Nello studio pubblicato su  Plos One, il team di ricercatori dell’Isu  indaga nel mondo della biomimetica, o sull’utilizzo di mezzi artificiali per imitare i processi naturali edx evidenzia che «Il concetto ha ispirato nuovi modi di affrontare campi diversi come l’informatica, la produzione e la nanotecnologia».

E’ difficile che qualcuno possa confondere per un vero e proprio albero il prototipo realizzato nel laboratorio Isu di McCloskey: il dispositivo è costituito da un traliccio metallico al quale sono appesi una dozzina di pezzi di plastica che somigliano a foglie.

Ma Mosher evidenzia che non è difficile fare il salto da questo prototipo ad un albero artificiale molto più convincente, con decine di migliaia di foglie, ognuna delle quali produce energia elettrica derivata dall’ energia eolica: «E’ sicuramente fattibile, ma il trucco sta nel realizzarlo senza compromettere l’efficienza. E’  necessario lavorarci ulteriormente, ma la strada è aperta».

Al Gdcb Isu spiegano come funziona l’albero artificiale: «Piccole strisce di plastica specializzata all’interno delle nervature rilasciano una carica elettrica quando vengono piegate dal movimento dell’aria. Tali processi  sono noti come effetti piezoelettrici. Le foglie sono state modellate come quelle del pioppo nero americano  perché le loro nervature appiattite costringono le lame ad oscillare con una struttura regolare che ottimizza la produzione di energia dalle strisce piezoelettriche flessibili».

Secondo Henderson, in futuro gli alberi biomimetici forniranno energia agli elettrodomestici: «Questa tecnologia biomimetica potrebbe diventare un mercato per chi vuole avere la capacità di produrre quantità limitate di energia eolica senza la necessità di avere torri o le turbine alte e invadenti».

Per McCloskey, progettare prototipi come questo significa trovare un mezzo alternativo o un sistema per convertire l’energia eolica in energia elettrica utilizzabile, ma ammette che «Il metodo piezoelettrico adottato per gli esperimenti dell’Isu non ha raggiunto l’efficienza tecnologica della quale avrà bisogno per competere nel mercato». Henderson aggiunge che «La piezoelettricità è stato un punto di partenza ovvio perché i materiali sono ampiamente disponibili. Ma per fare il passo successivo sarà necessario un nuovo approccio».

McCloskey dice che «Altri metodi di trasduzione, come la triboelettricità (la generazione di carica per attrito tra materiali dissimili), producono un’efficienza simile e possono alimentare sensori autonomi. Tuttavia, realizzare un dispositivo pratico richiederà una maggiore efficienza e ulteriori ricerche».

Il suo team sta anche cercando di sintetizzare un materiale che imita una proteina presente nell’orecchio umano che è essenziale  per amplificare il suono. Anche se i dettagli del progetto sono segreti per motivi legati ai brevetti, McCloskey  ha detto allo Smithsonian Magazine che ha una efficienza piezoelettrica 100.000 volte superiore al loro attuale sistema.