L'evaporazione dà energia alle spore

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ScienceTake

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Su. Giù. Su. Giù. ((Mostra il video del sollevamento))Questo è il potere dell'evaporazione e delle SPORE. Queste spore sono batteri dormienti e essiccati che si espandono con l'umidità e si contraggono quando sono asciutti. Ciascuno è lungo circa un micron, ovvero un venticinquemillesimo di pollice. Per sfruttare questi minuscoli motori, gli scienziati della Columbia University hanno creato una pasta liquida di spore e l'hanno dipinta su un sottile nastro di plastica. Mentre le spore assorbono e perdono l'acqua che proviene da evaporazione, le sezioni del nastro agiscono come muscoli. Possono sollevare pesi o aprire e chiudere piccole persiane. Possono persino azionare una ruota. I muscoli delle spore tengono lontani piccoli pesi blu dall'asse della ruota quando si espandono in una camera umida. Li avvicinano quando si restringono nell'aria secca. Lo spostamento di peso fa muovere la ruota. Sebbene l’auto alimentata con questo sistema sia un giocattolo, l’idea è grande. E alla fine, anche le macchine potrebbero esserlo.

Di James Gorman

La scienza è sempre alla ricerca di nuovi modi per sfruttare le fonti naturali di energia: migliori mulini a vento, nuovi pannelli solari, pompe di calore geotermiche per le case.

Ma gli scienziati della Columbia University hanno escogitato qualcosa di veramente insolito: un metodo per utilizzare minuscole spore batteriche per sfruttare un processo di trasferimento di energia che, su larga scala, è un fattore estremamente importante nel clima e nel clima del pianeta, vale a dire l’evaporazione.

Le spore sono batteri secchi e dormienti. Si espandono quando assorbono umidità e si contraggono quando la perdono. I ricercatori hanno visto che se fossero riusciti a controllare l'evaporazione, allora avrebbero potuto controllare l'espansione e la contrazione delle spore, che avrebbero potuto essere usate come piccoli muscoli.

Il problema è che sono molto, molto piccoli. Ogni spora è lunga circa un micron. Venticinquemila di essi messi uno dopo l'altro si allungherebbero di circa un pollice. Ciò che hanno fatto gli scienziati è stato escogitare un modo per colmare il divario tra ciò che è incredibilmente piccolo e ciò che è semplicemente piccolo, per alimentare dispositivi come una macchinina per dimostrare che il loro metodo può funzionare.

Ozgur Sahin, il biologo autore senior di un rapporto sul nuovo lavoro pubblicato su Nature Communications, ha affermato che questo è solo un modo per spingere gli altri a fare il salto successivo. Ha detto che il processo sviluppato da Xi Chen e altri nel suo laboratorio può funzionare su scala molto più ampia. Immagina qualcosa delle dimensioni di un mulino a vento, ma gestito dall'evaporazione. Chiamatelo mulino per l'umidità.

Manu Prakash, un biofisico dell'Università di Stanford, che non ha alcun legame con la ricerca, ha dichiarato: "La cosa bella è l'idea di trasformare qualcosa che è batterico, un micron, in un materiale comune e quotidiano con cui posso progettare. "

La ricerca è nata da un progetto precedente in cui il laboratorio del dottor Ozgur stava studiando le proprietà delle spore batteriche per altri motivi. Il team ha calcolato l’energia coinvolta nell’espansione e nella contrazione e ha pensato che avrebbero dovuto provare a sfruttare quell’energia.

"Ma come usarlo?" ricordò di essersi chiesto in quel momento. Una spora non aveva alcun valore e ne servivano milioni in qualche forma pratica. Ciò che il team ha fatto è stato mescolare le spore con colla diluita, creando una sorta di pasta, che hanno applicato su un sottile nastro di plastica su cui la pasta si è asciugata.

Le sezioni del nastro funzionavano come muscoli artificiali, espandendosi e contraendosi con i cambiamenti di umidità. Utilizzando il nastro in diverse configurazioni, il team del dottor Sahin ha realizzato piccoli gadget per sollevare pesi, aprire e chiudere le persiane e persino per alimentare una macchinina.

Il laboratorio ha utilizzato spore di comuni batteri del suolo che sono onnipresenti e innocui. In teoria potrebbero tornare alla vita attiva, ma il dottor Sahin ha detto: "Le spore si svegliano quando c'è un fattore scatenante, alcune sostanze chimiche o sostanze nutritive. Nessuna di queste è presente" negli esperimenti. L’acqua di per sé non è un fattore scatenante.

Se, come spera il dottor Sahin, imprenditori e ingegneri saranno abbastanza incuriositi dal processo da perseguire applicazioni pratiche, i batteri potrebbero essere modificati geneticamente per rendere ancora meno probabile che si risveglino.