Un team di ricercatori guidato dalla Northwestern University ha sviluppato una nuova cella a combustibile in grado di raccogliere energia dai microbi che vivono nella terra. Il dispositivo funziona come una batteria tradizionale, ma anziché basarsi sull’impiego di materiali potenzialmente tossici, sfrutta il processo digestivo naturale dei batteri.
Nuove celle a combustibile microbiche
Storicamente, tra tutti i materiali impiegati per produrre energia, il terreno non è mai stato preso in considerazione. Questo perché, di base, la composizione chimica del suolo è in gran parte priva del contenuto che rende gli altri materiali “combustibili”. Tuttavia è stato dimostrato che la terra, così come legno, carbone, petrolio, gas, nucleare, e ovviamente le più recenti fonti energetiche rinnovabili, quali solare ed eolico, ha tutte le caratteristiche idonee a produrre energia elettrica. Il merito è dei ricercatori dell’Università Northwestern che hanno realizzato una cella a combustibile microbica, in grado di trasformare il terreno in energia elettrica pulita.
Un approccio rivoluzionario
Si tratta di una tecnologia innovativa rivelatasi efficace in diverse condizioni del terreno, anche in ambienti aridi o paludosi. Le celle a combustibile microbiche, della dimensione di un libro tascabile, sfruttano l’energia dell’ambiente monitorato, offrendo un’alternativa sostenibile e a basso consumo energetico. Apparse per la prima volta nel 1911, funzionano in modo simile a una batteria, ma utilizzano batteri per generare elettricità. Mentre i dispositivi tradizionali si basano su materiali come il litio e i metalli pesanti, con tutti i rischi ambientali che ne conseguono, queste celle rivoluzionarie necessitano unicamente del carbonio. In pratica, finché il terreno sarà ricco di carbonio, la cella potrà operare all’infinito. Sebbene le microbial fuel cells (MFCs) esistano come concetto da più di un secolo però, prestazioni inaffidabili e bassa potenza di uscita ne hanno sempre ostacolato l’impiego, soprattutto in condizioni di bassa umidità.
Utilizzo dei microbi come fonte energetica
Oggi gli ostacoli legati all’ossigenazione e idratazione del suolo sono stati superati. La scoperta del team accademico supera tutte le aspettative. I nuovi dispositivi dispongono anch’essi di anodo, catodo ed elettrolita, ma la particolarità risiede nell’uso di batteri che, durante il processo digestivo naturale, cedono elettroni ai conduttori adiacenti. Inoltre, il design innovativo (una cartuccia verticale montata su un disco orizzontale) consente di funzionare in diversi tipi di terreno. Per testare la nuova cella a combustibile, i ricercatori l’hanno utilizzata per alimentare particolari sensori impiegati in agricoltura allo scopo di misurare l’umidità del suolo e rilevare il passaggio degli animali.
Possibilità d’impiego in agricoltura
È chiaro che la potenza generata da queste celle è ideale per dispositivi a basso consumo energetico e difficilmente riuscirà ad alimentare intere città. Tuttavia, per attività come l’agricoltura di precisione, in cui vengono adoperati sensori alimentati a batterie (con il rischio di dispersione di materiali tossici nel terreno) potrebbe rappresentare una svolta fondamentale. Gli stessi ideatori del progetto hanno ammesso di essersi concentrati sulla necessità di alimentare l’Internet of things (IoT), e dunque una rete decentralizzata di dispositivi, con energie alternative e sostenibili per l’ambiente.
