Piante elettroniche. Credits: Linköping University.
Da oggi le rose da giardino potrebbero non essere più soltanto affascinanti e profumatissimi fiori che abbelliscono le prime calde giornate di primavera. Esse potrebbero diventare gli ultimi ritrovati in termini di tecnologia: infatti un team di ricercatori della Linköping University di Norrköping, in Svezia, sta sviluppando un modo per integrare circuiti elettrici all’interno delle piante, al fine di regolarne il metabolismo e ottimizzarne la produzione di energia dal processo di fotosintesi.
Le piante e il loro modello elettrico
Il modello elettrico di una pianta.
Le radici, lo stema, le foglie e il circuito vascolare delle piante sono responsabili di trasportare i segnali chimici che regolano crescita e funzioni vitali dei vegetali. Da un certo punto di vista, queste funzioni sono simili a quelle svolte da contatti, interconnessioni, meccanismi e cavi di chips o circuiti integrati. Quello che si potrebbe definire il modello elettrico di una pianta è costituito da quattro componenti principali: xilema (o, più comunemente, legno), foglie, capillari e segnali elettrochimici. Come è risaputo, la crescita e le funzioni vitali delle piante sono rese possibili grazie al processo di fotosintesi, che con l’estrazione di minerali dal suolo garantisce l’approvvigionamento continuo di ormoni e sostanze nutritive. I segnali che regolano tale processo vengono trasportati su lunghe distanze attraverso il sistema vascolare delle piante.
Polimeri conduttori all’interno delle piante
Polimeri conduttori impiantati nelle piante.
Oggigiorno, la regolazione artificiale dei processi vitali delle piante è attuata utilizzando additivi chimici o attraverso meccanismi genetici che alterano il metabolismo e il percorso di trasmissione dei segnali elettrochimici. Tuttavia nessuna di queste tecniche è in grado di garantire un elevato grado di ottimizzazione dei processi vitali delle piante stesse. Per questa ragione si è resa necessaria l’implementazione di una nuova e più avanzata tecnica che sia in grado di interfacciarsi con i più complessi meccanismi vitali delle piante. Lo sviluppo di questa tecnica si basa principalmente sull’impiego di materiali elettrici organici, nella fattispecie polimeri, che possono essere realizzati con combinazioni di proprietà uniche e modellati in qualsivoglia forma e dimensione. In particolare, il team svedese guidato da Eleni Stavrinidou ha utilizzato i polimeri conduttori PEDOT, tra i più studiati nell’ambito dei materiali organici, in quanto essi eccellono per compatibilità e stabilità con gli organi e i tessuti. Inoltre essi sono estremamente versatili da un punto di vista manufatturiero, dal momento che questi polimeri sono già stati integrati sia in circuiti analogici che digitali. Il lavoro svolto dal team svedese è stato quindi quello di introdurre tali circuiti elettrici all’interno delle piante utilizzando la tecnologia dei PEDOT.
Il futuro: verso il concetto di e-Plant
I risultati della ricerca potrebbero aprire nuove vie allo studio del rapporto circuiti-piante e all’interazione tra l’elettronica e la biologia. Infatti, la stessa tecnologia alla base dei PEDOT viene studiata nei sistemi di distribuzione dei medicinali all’interno dell’organismo umano, nel campo della medicina rigenerativa e delle interconnessioni neuronali. Inoltre, lo sviluppo di quello che potrebbe essere definito e-Planting aprirebbe nuovi orizzonti alle tecniche della genetica molecolare attualmente usate sia in biologia che in agricoltura. Infine, la distribuzione di collegamenti elettrici ed elettrodi lungo gli stemi, le radici e le foglie costituirebbero i fondamenti per la realizzazione di celle elettrochimiche, comunemente note come pile, e quindi un modo per convertire lo zucchero prodotto durante la fotosintesi in elettricità. Insomma, un giardino bello, profumato e che vi farebbe anche risparmiare sulla bolletta! Cosa chiedere di più?
di Michele Mione
Linkografia
http://advances.sciencemag.org/content/advances/1/10/e1501136.full.pdf
http://www.lescienze.it/news/2015/11/20/news/pianta_circuito_elettronico-2852971/
