I ricercatori hanno progettato una pianta artificiale, capace di assorbire CO2, trasformandola in ossigeno e produrre bioelettricità. L’inquinamento da anidride carbonica (CO2) è una crescente preoccupazione per la salute pubblica. In ambienti interni i livelli di CO2 tendono a essere addirittura significativamente più alti rispetto agli spazi esterni. Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), la qualità dell’aria indoor è la minaccia ambientale più grave per la salute. Il 90% della popolazione mondiale è esposta a livelli di inquinamento atmosferico che non soddisfano gli standard raccomandati.
In ambienti chiusi, i livelli di CO2 possono facilmente superare i 2.500 ppm, raggiungendo punte di 5.000 ppm, ben al di sopra dei limiti considerati sicuri per la salute. Esporsi a concentrazioni così elevate di anidride carbonica, anche per poche ore, può causare disturbi cognitivi, stanchezza, mal di testa, e, se prolungata, condurre a problematiche più gravi come l’insufficienza respiratoria.
La pianta artificiale assorbe CO2 e produce ossigeno e bioelettricità / Soluzioni attuali contro l’inquinamento da CO2 indoor
Fra le soluzioni tradizionali per gestire la CO2 negli ambienti interni vi sono la ventilazione meccanica e l’uso di filtri specifici per catturare il gas. Queste tecnologie stanno mostrando segni di inadeguatezza, soprattutto all’interno di in un contesto di cambiamenti climatici che portano ad un aumento generale dei livelli di CO2 nell’atmosfera. Inoltre, i filtri studiati per la cattura della CO2 richiedono manutenzione regolare e possono diventare costosi e poco efficienti nel tempo. Le piante naturali sono sì in grado di ridurre la quantità di CO2 indoor, ma questa capacità risulta piuttosto limitata e anche queste necessitano di cure regolari.
La pianta artificiale assorbe CO2 e produce ossigeno e bioelettricità / La ricerca
Una nuova ricerca è stata pubblicata sulla rivista “Advanced Sustainable Systems” lo scorso 10 Agosto dalla dottoranda Maryam Rezaie e dal professore Seokheun Choi. Lo studio propone una soluzione innovativa ad un problema imperante: le piante artificiali cianobatteriche. I 2 scienziati della Binghamton University (Stato di New York, USA), sono partiti da un loro precedente studio sulle biobatterie alimentate da batteri. Da questa ricerca antecedente sono poi approdati alla realizzazione di piante artificiali che utilizzano cianobatteri, nello specifico Synechocystis sp. PCC 6803. Questi organismi sono capaci di compiere la fotosintesi, abbassando i livelli di CO2, poichè la catturano e la trasformano in ossigeno (O2) e bioelettricità. Questo sistema innovativo, che fonde in sè biologia e scienza dei materiali, è così composto: la pianta artificiale ha 5 “foglie” e ognuna di esse è dotata di 5 celle solari biologiche, chiamate biosolar cells.
I livelli di CO2 all’interno degli edifici possono essere ridotti fino al 90%, passando da concentrazioni di 5000 ppm a soli 500 ppm. Questo esito è di gran lunga superiore rispetto alla riduzione del 10% che le piante naturali possono raggiungere. La pianta artificiale può inoltre produrre ossigeno, aumentando i livelli da 13,2 ppm a 22,9 ppm, migliorando così la qualità dell’aria. Oltre ciò, questo sistema genera anche bioelettricità, con una densità di potenza di 140 µW/cm².
La pianta artificiale assorbe CO2 e produce ossigeno e bioelettricità / Limiti e sviluppi futuri
La produzione di energia è ancora limitata, attualmente sufficiente a ricaricare piccoli dispositivi elettronici come telefoni cellulari. La ricerca futura conta, ad ogni modo, di ampliare le possibilità in tal senso, potenziando e ottimizzando le capacità di questo sistema. L’utilizzo di un’unica specie di cianobatteri, ad esempio, potrebbe limitare la capacità delle piante artificiali di operare nel lungo periodo. Questa barriera può essere superata tramite l’ingegnerizzazione di comunità batteriche più robuste, rendendo il sistema più sostenibile nel tempo.
In più, l’integrazione di soluzioni per lo stoccaggio dell’energia (ad esempio tramite batterie al litio o supercondensatori) potrebbe rendere queste piante artificiali ancora più versatili ed efficienti. Con il miglioramento delle loro caratteristiche tecnologiche ed espandendo i loro ambiti di applicazione, queste piante artificiali hanno un potenziale enorme per essere un perno fondamentale di un futuro sostenibile.
Maria Maddalena La Ferla
