Alghe, biomimetica e colore: sfruttare le proprietà ottiche per l’energia rinnovabile
La necessità di ridurre la nostra dipendenza dai combustibili fossili è inequivocabile. La biomimetica è spesso sinonimo di sostenibilità e, di conseguenza, i ricercatori dell’Università di Cambridge hanno studiato i processi fotosintetici delle specie nel mondo marino come parte del progetto Bio-inspired and Bionic Materials for Enhanced Photo Synthesis (BEEP).
I colori vivaci di materiali come le ali di farfalla e le piume di pavone non sono causati dalla presenza di pigmenti, ma il loro colore è ottenuto dalla complessità della loro struttura interna. Quando la luce colpisce questi materiali, specifiche frequenze luminose vengono riflesse dalle nanostrutture presenti sulla superficie, provocando la sensazione del colore.
“Lo studio della vita marina su scala micro potrebbe avere un impatto sulla sostenibilità del nostro mondo su scala macro”.
I ricercatori coinvolti nel progetto BEEP hanno studiato le specie di alghe marine con queste speciali nanostrutture, che trasmettono specifiche lunghezze d’onda della luce e subiscono cambiamenti strutturali per consentire alla luce di passare nella cellula. Sebbene la funzione specifica di queste strutture sia ancora sconosciuta, gli scienziati ipotizzano che potrebbero aumentare il potenziale di raccolta di energia. Con una maggiore comprensione, la possibilità di progettare nuovi materiali per sistemi bionici e biofotoreattori è illimitata.
È stato poi sviluppato un prototipo di biofotoreattore, costituito da un idrogel biocompatibile che favorisce la crescita di batteri e microalghe strutturalmente colorati. I vantaggi dell’interazione tra questi organismi sono duplici: aumentano sia il volume della biomassa che la crescita delle microalghe, il che potrebbe avere implicazioni positive per la produzione di energia alternativa e più sostenibile, in particolare l’industria dei biocarburanti.
Maria Murace, dottoranda al BEEP di Cambridge, afferma che una comprensione completa delle strutture che portano alla percezione del colore può anche portare allo sviluppo di “alternative verdi e sostenibili” alle “vernici convenzionali e coloranti tossici” utilizzati nell’industria. In conclusione, lo studio della vita marina su scala micro potrebbe avere un impatto clamoroso sulla sostenibilità del nostro mondo su scala macro.
L’alba, la droga e i gemelli digitali; Supercomputer per soluzioni sostenibili
“Alcune delle difficoltà legate all'”imbottigliamento di una stella” saranno mitigate dall’uso dell’intelligenza artificiale”
Il supercomputer più potente del Regno Unito, “Dawn”, è stato fondato a Cambridge. Frutto della collaborazione tra il Cambridge Open Zettascale Lab, aziende tecnologiche come Intel, l’Autorità britannica per l’energia atomica (UKAEA) e UK Research & Innovation, questo supercomputer viene utilizzato per creare soluzioni in settori quali l’energia pulita e la medicina personalizzata.
Energia pulita:
Se la fusione dell’idrogeno nel Sole potesse essere emulata sulla Terra, ciò (in teoria) fornirebbe una fornitura quasi infinita di energia pulita. Di conseguenza, gli scienziati stanno impiegando Dawn per progettare una centrale elettrica a energia di fusione. Utilizzando i dati raccolti nei prossimi vent’anni, Dawn verrà utilizzato per creare un “gemello digitale” per modellare la fusione dell’idrogeno. Il dottor Rob Akers, direttore dei programmi informatici presso l’UKAEA, sostiene che alcune delle difficoltà di “imbottigliare una stella” saranno mitigate utilizzando l’intelligenza artificiale e il supercalcolo. Forse l’esistenza di una centrale elettrica a fusione è più vicina di quanto si pensi.
Medicina personalizzata:
Il concetto di modellazione di “gemelli digitali” e simulazioni viene esplorato anche nel contesto della medicina, questa volta riguardando gli esseri umani. Creando un clone virtuale di una persona, incorporandone il DNA, gli organi e le cellule, gli scienziati ritengono che in breve tempo si possa testare la compatibilità dei farmaci con il corpo. Facendo una proiezione più approfondita, si potrebbe anche studiare l’impatto sulla salute a lungo termine di un cambiamento nello stile di vita. Contemporaneamente allo sviluppo dei “gemelli digitali” per gli esseri umani si pone anche la non trascurabile questione etica, che potrebbe ostacolare il progresso anche in questo campo. Tuttavia, i vantaggi derivanti dall’utilizzo dei supercomputer per applicazioni mediche sono indiscussi, poiché il professor Coveney, direttore del Centro di scienza computazionale presso l’University College di Londra, sostiene che Dawn potrebbe anche essere utilizzato per accelerare il processo di valutazione dei farmaci candidati per malattie come il Covid-19. 19.
