Riscaldamento Globale di Natura Antropica? | Teodoro Georgiadis | TEDxBologna
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La biologia può spesso essere l'ispirazione progettuale definitiva. Più di recente, gli ingegneri del MIT sono stati in grado di prendere una foglia dal quaderno della natura per progettare un materiale che si auto-guarisce e carbonio-negativo. È uno strumento nuovo e benvenuto nella lotta ai cambiamenti climatici e potrebbe un giorno sostituire materiali pesanti come il cemento con un'alternativa molto più rispettosa dell'ambiente e a bassa manutenzione.
Nel nuovo studio pubblicato in Materiale avanzato, gli ingegneri chimici hanno dimostrato come progettare un materiale in grado di attingere l'anidride carbonica per il riscaldamento del clima dall'aria e quindi utilizzarlo per crescere e ripararsi. Lo studio, condotto dal professor Michael Strano al MIT, rompe le barriere nel campo della scienza dei materiali, con un polimero poco costoso, semplice da produrre, autoriparante che ha bisogno di materiale minimo.
"Il nostro materiale non ha bisogno di altro che di anidride carbonica atmosferica e luce ambientale, che sono onnipresenti", spiega il coautore Seonyeong Kwak a Inverso in una email
Le proprietà di auto-guarigione sembrano essere spesso miracoli drammatici riservati al mondo animale, ad esempio gechi che ricrescono code e stelle marine che ricrescono interi arti (o ancora più selvaggi, arti che ricrescono un intero corpo). L'umanità si è dilettata nella rigenerazione, riuscendo a progettare robot morbidi in grado di riparare se stessi e un rivestimento autopulente del telefono per chiudere l'incubo degli schermi in frantumi. Ma i metodi precedenti spesso richiedono input esterni, come la luce UV, il riscaldamento o un trattamento chimico. Questo nuovo polimero ha una manutenzione molto inferiore e ha una fonte di energia abbondante e facilmente accessibile: anidride carbonica.
I cloroplasti che mangiano carbonio sono la chiave
"Immagina un materiale sintetico che potrebbe crescere come alberi, prendere il carbonio dall'anidride carbonica e incorporarlo nella spina dorsale del materiale", spiega Strano in un comunicato stampa.
Sfruttando i cloroplasti, la componente delle piante che raccolgono e trasformano la luce in energia, il team di Strano ha reso possibile tutto questo.
Sospeso nell'idrogel è un polimero chiamato amminopropil metacrilammide (APMA), cloroplasti stabilizzati rimossi dagli spinaci e un enzima chiamato glucosio ossidasi (GOx). Quando esposti alla luce solare, i cloroplasti producono glucosio. Quindi entra in azione l'enzima GOx, trasformando il glucosio in gluconolattone (GL), che reagisce con APMA fino a raggiungere il punto di partenza, creando il materiale che compone l'idrogel stesso, polimetacrilammide contenente glucosio (GPMAA). I ricercatori possono letteralmente vedere il materiale crescere in un solido dalla forma liquida.
Mentre sono fondamentali per il polimero e attraenti per la loro abbondanza, i cloroplasti hanno anche presentato problemi di progettazione difficili. Come componenti biologici, i cloroplasti non sono motivati a funzionare quando sono separati dalle loro case vegetali: una volta rimossi, le loro capacità di fotosintesi durano solo poche ore al giorno, al massimo. Per ora, il trattamento chimico dei cloroplasti ha aumentato la stabilità e la produzione di glucosio, ma i ricercatori sperano di passare a un'alternativa non biologica.
Self-Healing per la sostenibilità
Con la crescente urgenza di sviluppare metodi di vita più sostenibili, il polimero promette di aiutare a resettare il pensiero sul mantenimento dell'ambiente costruito intorno a noi.
"Il nostro lavoro dimostra che il biossido di carbonio non deve essere puramente un onere e un costo", dice Strano. "È anche un'opportunità a questo riguardo. C'è carbonio dappertutto. Costruiamo il mondo con il carbonio. Gli umani sono fatti di carbonio. Realizzare un materiale che possa accedere all'abbondante carbonio che ci circonda è un'opportunità significativa per la scienza dei materiali. In questo modo, il nostro lavoro consiste nel realizzare materiali che non siano solo neutrali rispetto al carbonio, ma negativi al carbonio ".
Il materiale non è abbastanza forte per la costruzione su larga scala, ma applicazioni a breve termine come il riempimento di crepe o rivestimenti auto-curativi potrebbero essere realizzate in un minimo di 1-2 anni.
"La scienza dei materiali non ha mai prodotto nulla di simile", ha detto Strano Notizie del MIT. "Questi materiali imitano alcuni aspetti di qualcosa che vive, anche se non si sta riproducendo".
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