Dalle piante l'elettricità per alimentare le lampadine a LED / From plants to electricity to power LED bulbs

Dalle piante l'elettricità per alimentare le lampadine a LED From plants to electricity to power LED bulbs


Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa




Lo studio pubblicato su Advanced Functional Material dimostra che le foglie delle piante possono generare singolarmente più di 150 Volt. I ricercatori hanno ideato un albero ibrido fatto di foglie naturali e artificiali, che in futuro potrà diventare una tecnologia da inserire nell’ambiente naturale per generare energia elettrica a partire dal ventodi IIT-Istituto Italiano di Tecnologia:
Barbara Mazzolai, Fabian Meder e i loro colleghi all'IIT-Istituto Italiano di Tecnologia di Pontedera (Pisa) hanno scoperto che le piante possono diventare fonti pulite di energia elettrica. Le piante, infatti, possono generare, per ciascuna singola foglia, più di 150 Volt, abbastanza per alimentare simultaneamente 100 lampadine a LED. I ricercatori hanno, inoltre, dimostrato che un "albero ibrido" fatto di foglie naturali e artificiali può agire come un innovativo generatore di elettricità a partire dal vento.
 
I risultati sono stati pubblicati su Advanced Functional Materials (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201806689).

Il Center for Micro-Bio Robotics (CMBR) dell'IIT di Pontedera (Pisa), coordinato da Barbara Mazzolai, è specializzato nello studio e sviluppo di metodi, materiali e tecnologie robotiche innovativi ispirati al mondo biologico. Nel 2012 Mazzolai ha coordinato il progetto Plantoid, finanziato dall'UE, che ha portato alla realizzazione del primo robot pianta al mondo. Questo ultimo studio è un primo passo per un altro progetto europeo, coordinato da Mazzolai e in partenza nel 2019, il progetto Growbot, il cui scopo è realizzare robot bioispirati che implementino movimenti di crescita simili alle piante. I nuovi robot, infatti, saranno in parte alimentati dalla nuova fonte di energia derivata dalle piante, dimostrando che le piante potrebbero diventare una delle sorgenti di energia elettrica del futuro, accessibile in tutto il mondo.
Nel loro studio, il team di ricerca ha spiegato i meccanismi che determinano la generazione di elettricità da parte delle foglie quando vengono toccate da un materiale o dal vento. 

Alcune strutture fogliari, infatti, sono in grado di convertire le forze meccaniche applicate sulla loro superficie in energia elettrica, grazie alla loro stessa composizione. Le cariche elettriche vengono raccolte sulla superficie fogliare a causa di un processo chiamato “elettrificazione a contatto“. Le cariche elettriche  vengono trasmesse dalla superficie al tessuto vegetale interno, il quale agisce come un "cavo", trasportando l'elettricità nel resto della pianta. Questa elettricità può essere raccolta e 
trasferita all’esterno della pianta, collegando una sorta di “presa elettrica“ allo stelo della pianta. I ricercatori di IIT hanno dimostrato che la tensione generata da una singola foglia può raggiungere più di 150 Volt, abbastanza per alimentare simultaneamente 100 lampadine a LED ogni volta che la foglia viene sfiorata.

Nell'articolo i ricercatori descrivono, inoltre, per la prima volta, il modo in cui è possibile sfruttare questo effetto per realizzare un dispositivo “verde“ in grado di convertire l‘energia eolica in elettricità. Il dispositivo è stato ottenuto modificando un albero di Oleandro Nerum con l’aggiunta di foglie artificiali, le quali, toccando le foglie naturali, attivano la generazione di elettricità della pianta. In presenza di vento, quindi, l'"albero ibrido" produce elettricità e l'elettricità prodotta aumenta quanto più le foglie vengono toccate.
 
In futuro, la struttura del dispositivo “verde“ potrà essere facilmente trasferita a dimensioni più grandi, sfruttando l'intera superficie del fogliame di un albero o addirittura di una foresta, diventando un generatore di energia elettrica distribuito e di facile accesso in tutto il mondo.

ENGLISH

The study published in Advanced Functional Material shows that the leaves of plants can generate individually more than 150 volts. The researchers created a hybrid tree made of natural and artificial leaves, which in the future could become a technology to be inserted in the natural environment to generate electricity from the IIT-Italian Institute of Technology:

Barbara Mazzolai, Fabian Meder and their colleagues at the IIT-Italian Institute of Technology in Pontedera (Pisa) have discovered that plants can become clean sources of electricity. The plants, in fact, can generate, for each single leaf, more than 150 Volt, enough to simultaneously supply 100 LED bulbs. The researchers have also shown that a "hybrid tree" made of natural and artificial leaves can act as an innovative generator of electricity from the wind.
 
The results were published in Advanced Functional Materials (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201806689).

The Center for Micro-Bio Robotics (CMBR) of the ITI in Pontedera (Pisa), coordinated by Barbara Mazzolai, specializes in the study and development of innovative methods, materials and robotic technologies inspired by the biological world. In 2012 Mazzolai coordinated the EU-funded Plantoid project, which led to the creation of the world's first robot plant. This latest study is a first step for another European project, coordinated by Mazzolai and starting in 2019, the Growbot project, whose aim is to create bio-inspired robots that implement growth movements similar to plants. In fact, the new robots will be partly powered by the new source of energy derived from plants, showing that plants could become one of the sources of electricity in the future, accessible worldwide.
In their study, the research team explained the mechanisms that determine the generation of electricity by leaves when they are touched by a material or by wind.

Some leaf structures, in fact, are able to convert the mechanical forces applied on their surface into electrical energy, thanks to their own composition. The electric charges are collected on the leaf surface due to a process called "contact electrification". The electric charges are transmitted from the surface to the internal plant tissue, which acts as a "cable", transporting electricity to the rest of the plant. This electricity can be collected and transferred outside the plant, connecting a sort of "electrical outlet" to the stem of the plant. IIT researchers have shown that the voltage generated by a single leaf can reach more than 150 volts, enough to simultaneously feed 100 LED bulbs each time the leaf is touched.

In the article, the researchers also describe, for the first time, the way in which this effect can be exploited to create a "green" device capable of converting wind energy into electricity. The device was obtained by modifying a Nerean Oleander tree with the addition of artificial leaves, which, touching the natural leaves, activate the plant's electricity generation. In the presence of wind, therefore, the "hybrid tree" produces electricity and the electricity produced increases as the leaves are touched.
 
In the future, the structure of the "green" device can be easily transferred to larger dimensions, taking advantage of the entire surface of the foliage of a tree or even of a forest, becoming a distributed and easily accessible generator of electricity all over the world. 

Da:

http://www.lescienze.it/lanci/2018/12/12/news/dalle_piante_l_elettricita_per_alimentare_le_lampadine_a_led-4224561/?ref=nl-Le-Scienze_14-12-2018

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