Immagina che invece di accendere le luci quando fa buio, puoi leggere un libro alla luce di una pianta luminosa sulla tua scrivania, o fare una passeggiata alla luce di un albero luminoso invece che alla luce elettrica. Il piante luminose È sempre stato oggetto di studio da parte degli scienziati.
Per questo dedicheremo questo articolo a raccontarvi cosa sono le piante luminose e quali studi ci sono a riguardo.
Studi sulle piante luminose
Gli ingegneri del Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Cambridge (Massachusetts, USA) hanno mosso i primi fondamentali passi per dare vita allo scenario che oggi sembra scomparso dai racconti di fantascienza.
Un team guidato dal Dr. Michael Strano, illustre professore di ingegneria chimica presso il Massachusetts Institute of Technology, ha incorporato una serie di speciali nanoparticelle (particelle microscopiche) nelle foglie delle piante di crescione, inducendoli ad emettere una fioca luce per quasi quattro ore.
I ricercatori ritengono che quando riusciranno a ottimizzare questa nanotecnologia, le piante diventeranno abbastanza luminose da illuminare gli spazi di lavoro. Un team del Massachusetts Institute of Technology ha coltivato piante che possono brillare per quasi 4 ore e illuminare pagine di libri a distanza ravvicinata.
Questa tecnologia potrebbe anche essere utilizzata per fornire illuminazione interna a bassa intensità o per trasformare gli alberi in lampioni automatici.
Vantaggi delle piante luminose
Quali sono i principali vantaggi e benefici dell'utilizzo di impianti luminosi per illuminare interni e strade? Progettare piante viventi per l'emissione di luce visibile e un'illuminazione sostenibile è avvincente perché le piante hanno meccanismi di generazione e accumulo di energia indipendenti.
Le piante sono doppiamente negative al carbonio, il che significa che consumano CO2 producendo carburante e sono essi stessi un prodotto del sequestro del carbonio (conversione della CO2 in composti organici) nell'atmosfera. Quando la tecnica sarà ottimizzata, dicono i ricercatori, potranno illuminare interi spazi di lavoro o essere utilizzati per l'illuminazione pubblica.
Le piante sono il massimo dell'illuminazione biomimetica sostenibile che non dipende da alcuna infrastruttura umana e si adatta bene agli ambienti esterni. Si riparano da soli, esistono già dove vogliamo che funzionino come luci elettriche, sopravvivono e persistono in diversi eventi meteorologici, hanno la loro fonte d'acqua e fanno anche tutto quanto sopra in modo autonomo.
Vegetazione fuori dal comune
Le cosiddette "piante nanobioniche" sono un nuovo campo di ricerca promosso dal laboratorio di Strano, in cui incorporano diverse tipi di nanoparticelle e piante ingegneristiche per assumere molte delle funzioni ora svolte dai dispositivi elettronici.
Secondo il MIT, il team di Strano ha già applicato la tecnologia per ingegnerizzare impianti in grado di rilevare esplosivi e trasmettere tali informazioni a uno smartphone, nonché verdure con sensori elettronici nelle foglie che rispondono quando avvisa quando il livello dell'acqua è basso.
Gli scienziati dell'agenzia hanno anche sviluppato una pianta nanobionica in grado di catturare più del 30 percento dell'energia luminosa, hanno inserito nanotubi di carbonio nelle cellule che producono la fotosintesi e hanno reso possibile rilevare inquinanti come il gas di ossido nitrico.
Il team del professor Strano ha precedentemente sviluppato piante nanobioniche con fotosintesi potenziata e la capacità di rilevare gas contaminati, esplosivi e condizioni di siccità.
«Illuminazione, che rappresenta circa il 20 percento del consumo energetico globale, è uno degli obiettivi logici per queste tecnologie impiantistiche molto specifiche", ha affermato Strano, osservando che "le piante possono ripararsi da sole, avere la propria energia e adattarsi all'ambiente esterno.
Per creare le loro piante luminose, il team del MIT si è rivolto alla luciferasi, l'enzima che fa brillare le lucciole. La luciferasi agisce su una molecola chiamata luciferina, facendola emettere luce, mentre un'altra molecola chiamata coenzima A aiuta il processo rimuovendo un sottoprodotto della reazione biochimica che inibisce l'attività dell'enzima luciferina.
Nanoparticelle e verdure ad alta pressione
Il team del MIT ha impacchettato ciascuno di questi tre componenti in diversi tipi di nanoparticelle portanti realizzate con materiali classificati come "generalmente riconosciuti come sicuri" dalla Food and Drug Administration (FDA) statunitense. Una pianta luminosa con il logo del MIT è impressa sulle pale dei razzi, che sono infuse con un mix di nanoparticelle.
Secondo il team di Strano, queste nanoparticelle aiutano ogni componente a raggiungere la parte corretta della pianta e impediscono a quei componenti di raggiungere concentrazioni che potrebbero essere tossiche per la pianta stessa.
Secondo gli autori dello studio finanziato dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, i ricercatori hanno utilizzato nanoparticelle di silice per trasportare luciferasi e particelle leggermente più grandi dei polimeri PLGA e chitosano per trasportare rispettivamente luciferina e coenzima A.
Per incorporare le nanoparticelle di trasporto nelle foglie delle piante, i ricercatori hanno prima sospeso le nanoparticelle in una soluzione liquida, quindi hanno immerso le piante nel liquido e infine hanno applicato un'alta pressione alle piante per forzare le particelle nelle foglie attraverso minuscoli pori chiamati stomi, secondo MIT.
All'inizio del progetto, i ricercatori hanno prodotto piante che Hanno brillato per circa 45 minuti e da allora hanno perfezionato il processo per farli brillare per 3,5 ore.
Attualmente, una piantina di crescione di 10 centimetri produce circa un millesimo della quantità di luce necessaria per leggere, ma i ricercatori ritengono di poter aumentare sia la quantità di luce emessa che la durata di questa energia luminosa ottimizzando ulteriormente la velocità.
La luciferasi agisce su una molecola chiamata luciferina e la costringe a brillare. Anche una molecola chiamata coenzima A è coinvolta in questo processo., il che lo rende facile.
Ciascuno di questi componenti è trasportato da una nanoparticella, che assicura che arrivino nel posto giusto e impedisce loro di concentrarsi in un luogo particolare, che potrebbe essere tossico per la pianta. I ricercatori sono riusciti a far brillare le piante per circa tre ore e mezza.
E sebbene la luce che ricevono sia relativamente debole, credono sia possibile aumentare l'intensità e la durata della luce. A differenza dei precedenti esperimenti, che sono riusciti a far brillare specifici tipi di piante attraverso un processo molto più complesso, il metodo sviluppato dai ricercatori del MIT può essere applicato a qualsiasi tipo di pianta.
Spero che con queste informazioni tu possa saperne di più su cosa sono le piante luminose e le loro caratteristiche.