Le celle a combustibile microbica non sono uno scioglilingua, ma una possibile risorsa sostenibile e a basse emissioni di anidride carbonica. Quasi una “chimera” per decenni, l’ultima ricerca condotta dalla Northwestern University riaccende la speranza su questa tecnologia.
Ma cosa sono le celle a combustibile microbiche, e perché potrebbero diventare il futuro della carica energetica?
Cella a combustibile microbica, ma cosa sono?
Le MFC non sono una novità concettuale. Teorizzate negli anni ’30, hanno attirato l’attenzione della comunità scientifica dagli anni ’80. L’idea di base di queste MFC è sfruttare la bioelettrochimica per generare corrente attraverso l’ossidazione batterica di materiale organico, che può provenire da acque reflue o dal suolo.
Tuttavia, come sottolinea Rinnovabili.it, finora le MFC hanno affrontato sfide legate alle prestazioni, principalmente a causa di elettrodi costosi e dalla breve durata. In particolare, le versioni basate su microbi del suolo, note come “Soil MFC”, hanno dovuto affrontare la necessità di essere costantemente alimentate d’acqua e ossigeno mentre rimangono sepolte nel terreno.
Per capire il potenziale di questa tecnologia, si prenda a riferimento quanto detto da George Wells, autore senior dello studio che andremo a breve a raccontare.
Egli sottolinea nel report che questa tecnologia potrebbe non alimentare intere città, ma potrebbe essere utilizzata per catturare piccole quantità di energia per alimentare applicazioni a basso consumo. Il tutto offrendo un’opzione pratica e sostenibile per diverse applicazioni nel campo dell’agricoltura e delle infrastrutture verdi.
Bill Yen, alunno della Northwestern che ha guidato il progetto, ha sottolineato sul sito informativo dell’Università l’importanza di trovare alternative sostenibili per alimentare la crescente rete di dispositivi nell’Internet delle cose (IoT), evitando l’uso di materiali dannosi per l’ambiente come il litio e i metalli pesanti.
La ricerca della Northwestern University
In questa ricerca, condotta da un team di ricercatori della Northwestern University, in collaborazione con l’Università della California a San Diego, è stata appunto sviluppata una nuova cella a combustibile microbica tascabile che potrebbe rivoluzionare l’approccio all’agricoltura di precisione e alle infrastrutture verdi.
Il nuovo design proposto dai ricercatori, sviluppato dopo due anni di lavoro, presenta un’architettura innovativa. Utilizzando un anodo in feltro di carbonio orizzontale nel terreno e un catodo verticale sopra di esso, realizzato in metallo conduttivo, l’intera unità risulta interrata.
Per valutare le prestazioni della nuova cella a combustibile, i ricercatori l’hanno impiegata per alimentare sensori in grado di misurare l’umidità del suolo e rilevare il tatto, una caratteristica utile per monitorare gli animali di passaggio.
Inoltre, per consentire la trasmissione wireless dei dati, è stata aggiunta una minuscola antenna al sensore alimentato dal suolo, consentendo di inviare informazioni a una stazione base vicina mediante la riflessione di segnali a radiofrequenza esistenti.
I risultati sono stati promettenti: la cella a combustibile ha dimostrato di funzionare in diverse condizioni ambientali, sia in presenza di umidità che in condizioni asciutte, superando del 120% le prestazioni di tecnologie simili.
Altro aspetto interessante, come sottolineato da Bill Yen, è che finché nel terreno è presente carbonio organico affinché i microbi possano degradarsi, “[…] la cella a combustibile può potenzialmente durare per sempre.“
Se vuoi saperne di più su questa ricerca, ti suggerisco di approfondire con la lettura del paper originale su ACM Journal:
- Bill Yen, Laura Jaliff, Louis Gutierrez, Philothei Sahinidis, Sadie Bernstein, John Madden, Stephen Taylor, Colleen Josephson, Pat Pannuto, Weitao Shuai, George Wells, Nivedita Arora, Josiah Hester, Soil-Powered Computing: The Engineer’s Guide to Practical Soil Microbial Fuel Cell Design, ACM Journal (2024): DOI: 10.1145/3631410
