Unire fotovoltaico e biologico: le celle “perpetue” che sfruttano le alghe

Alcuni ricercatori e ricercatrici di Cambridge sono riusciti ad alimentare per diversi giorni dei mirroprocessori per l’IoT sfruttando la fotosintesi delle alghe blu-verdi. Una scoperta interessantissima per il settore bio-energetico.
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Sara Polotti 25 Maggio 2022

Per alimentare l'Internet of Things (IoT), che vede connessi in rete sempre più dispositivi e oggetti quotidiani e che richiede lo stoccaggio di un sempre maggiore numero di dati, c'è bisogno di energia. Soprattutto, c'è bisogno di energia pulita. Che tuttavia non sempre arriva dal semplice elettrico, perché anche le batterie hanno bisogno di alimentazioni verdi, che non presentino i problemi ai quali siamo abituati, come lo smaltimento o l'utilizzo di metalli e terre rare.

Il dipartimento di biochimica di Cambridge, dunque, ha provato a ideare un sistema di alimentazione che si basa sulla creazione costante di energia, anche quando questa normalmente non potrebbe essere generata a ciclo continuo. Questa creazione costante di energia, però, non sfrutta tanto le batterie (che prima o poi si esauriscono), ma le celle fotovoltaiche e, soprattutto, un batterio.

I motivi dietro alla ricerca

Come accennato, quando si parla di energia "pulita" (soprattutto nel caso di energia trasportabile, come quella delle batterie e dei microprocessori) in realtà ci sono comunque alcuni problemi che ora è il momento di risolvere. Il solare, per esempio, per come è trattato oggi non è del tutto green, perché le celle fotovoltaiche tradizionali sono costruite anche con materiali pericolosi. E lo stesso vale anche per l'energia racimolata (detta Energy Harvesting, Power Harvesting o Energy Scavenging), ovvero il processo che permette di raccogliere energia da fonti alternative come quella solare, termica, eolica o cinetica.

Questi sistemi, infatti, non assicurano energia costante e lineare, e soprattutto non sono ancora a impatto completamente zero.

Il dispositivo fotosintetico

Il sistema messo a punto dai ricercatori e dalle ricercatrici di Cambridge prevede, per avere una fornitura costante di energia sfruttando le risorse rinnovabili anche quando queste non sono costanti o si esauriscono, attraverso l'utilizzo di celle bio-fotovoltaiche, che sfruttano quindi anche i processi organici degli esseri viventi.

Le nuove celle fotovoltaiche (che rientrano nella categoria delle già esistenti celle biologiche fotovoltaiche) utilizzerebbero le funzioni vitali dei Synechocystis, dei cianobatteri di acqua dolce in grado di crescere tanto al buio quanto in condizioni di luminosità, attraverso la fotosintesi.

Una fotosintesi che, grazie alla composizione di queste alghe blu-verdi, avviene sia in condizioni di oscurità, sia in condizioni di luce, producendo così energia anche quando non vi è luce diretta dalla quale attingere.

 

Il microprocessore alimentato

Questa alga, quindi, permette di usare la luce come fonte costante di energia, in maniera continua, arrivando ad alimentare dei microprocessori.

Lo studio pubblicato recentemente dai ricercatori riporta infatti i risultati riguardanti le prove di alimentazione di un microprocessore Arm Cortex M0+, tra i più utilizzati nell'Internet of Things che mette in rete gli oggetti domotici e quotidiani. Perché è importante? Come spiegano nell'introduzione allo studio, anche se ogni oggetto messo in rete non consuma più di tanto, l'insieme di tutti gli IoT è ormai nell'ordine dei miliardi di dispositivi (destinato a raggiungere il trilione nel 2035), e questo richiede un elevatissimo numero di fonti autonome di energia.