Fonte: Moebiusonlinea cura di Mariachiara Albicocco
Siamo abituati a pensarli in negativo, portatori di malattie e cause di infezioni.Stiamo parlando dei batteri, microrganismi dell'ordine del millesimo di millimetro. Sono onnipresenti, nel nostro corpo e in tutto l'ambiente che ci circonda; sono le forme viventi più diffuse sulla Terra, tanto che in un solo cucchiaio di terreno se ne possono trovare fino a 10.000 miliardi.In realtà molti di essi sono particolarmente utili all'uomo; pensiamo, ad esempio, ai batteri che consentono la produzione dello yogurt o a quelli che costituiscono la flora intestinale.
Adesso è dimostrato che si può sfruttare il loro movimento, quello dei batteri, per produrre energia… Detto in tre parole: motore a batteri!Ne parliamo con Luca Angelani, il ricercatore del laboratorio SMC (Statistical Mechanics and Complexity) dell'INFM- CNR di Roma che insieme a Roberto di Leonardo e Giancarlo Ruocco, del laboratorio SOFT di INFM-CNR, ha messo a punto il meccanismo.
La ricercaRicercatori INFM-CNR hanno scoperto come sfruttare in modo semplice il moto dei batteri per produrre energia. Potrebbero rivelarsi preziosissimi in applicazioni ad alta miniaturizzazione, come gli impianti micromedicali, azionando motori di dimensioni ridottissime. La ricerca pubblicata sulle Physical Review Letters (Vol.102, No.4, 30 january 2009).
Trovare un modo per mettere al lavoro i batteri, come fossero animali da soma microscopici per sfruttare l'energia del loro movimento. E farlo nel modo più semplice possibile, in modo da renderne fattibile l'uso in apparati ad alta miniaturizzazione. È questa la direzione indicata dal risultato del lavoro dei ricercatori di INFM-CNR, che simulando sistemi di batteri in soluzione hanno individuato un modo per creare “motori batterici” dal funzionamento prevedibile, costante, ed in grado di avviarsi senza intervento umano.Curiosità scientifica: fino a pochissimo tempo fa, i motori batterici sono diventati un campo di intensa ricerca da quando nel 2006 se ne è dimostrata la fattibilità in Giappone. Si spera di poterne sfruttare le potenzialità in un futuro prossimo, per alimentare tutta una serie di apparecchi microscopici, come impianti micromedicali o nanodispositivi ancora tutti da inventare, per i quali i motori batterici potrebbero fornire una fonte di energia economica e di dimensioni ridottissime.Un motore batterico è composto, oltre che di microrganismi, di due altri ingredienti: la soluzione in cui sono immersi, e particolari microingranaggi che i batteri possono mettere in movimento. È proprio da questi ingranaggi (come dall'albero di un motore automobilistico) che si progetta di estrarre energia. E le difficoltà per farlo nel modo più semplice possibile sono state superate da Luca Angelani, del laboratorio SMC di INFM-CNR, e Roberto di Leonardo e Giancarlo Ruocco, del laboratorio SOFT di INFM-CNR. Se nel 2006 si sono utilizzati batteri geneticamente modificati e microingranaggi con leganti biochimici, con costi altissimi e rese bassissime, oggi grazie al loro lavoro si inverte il risultato: costi azzerati, e rendimento moltiplicato.
La soluzione consiste nell'utilizzo di microingranaggi di una particolare forma asimmetrica (vedi immagine in alto), con denti di lunghezze differenti e orientati nella medesima direzione, simili a stelle lievemente sbilenche. È sufficiente immergere questi ingranaggi in una soluzione di batteri, perché questi ultimi col loro movimento spontaneamente li facciano girare a velocità costante (nella simulazione, batteri di escherichia coli imprimevano ai microingranaggi una velocità costante di due giri al minuto). La somma di batteri e ingranaggi asimmetrici è l'unica vincente: particelle inanimate soggette al moto casuale non causano il movimento, e lo stesso accade per batteri al “lavoro” su ingranaggi simmetrici.
I ricercatori hanno identificato il modo più semplice per “costringere” i batteri a compiere lavoro utile da cui estrarre energia. Alcune applicazioni resteranno certo fantasia (i calcoli, ad esempio, suggeriscono che con i batteri presenti in un metro cubo di soluzione si può generare potenza sufficiente per accendere una normale lampadina), ma moltissime altre possono venire immaginate: che siano apparecchiature mediche, di misurazione, controllo o altro, la strada è aperta perché i batteri possano alimentare i microdispositivi del futuro.
Per saperne di più... visita il sito dei ricercatori!
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