Celle a Combustibile Microbiche: Energia Elettrica dal Sangue Umano. Microscopici Dispositivi in Grado di Produrre Energia e Fornirla a Dispositivi Medici. Passi da Gigante fra Energie Rinnovabili e Biomedicina

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Delle celle a combustibile che utilizzerebbero il sangue umano e il glucosio contenuto in esso per alimentarsi potrebbero un giorno offrire nuovi stimolatori cardiaci grazie ad una fonte di energia rinnovabile che eliminerebbe la necessità di regolare le operazioni per la sostituzione di batterie. Ora questa nuova prospettiva è un passo più vicina grazie ad un team della University of British Columbia di Vancouver, in Canada, che ha creato microscopiche celle a combustibile che utilizzano lieviti a loro volta incapsulati nella piccola cella. La ricerca da poco conclusa ha dimostrato che queste celle a combustibile sono in grado di generare facilmente energia dal plasma di una goccia di sangue umano. “Queste celle a combustibile si dimostrerebbero particolarmente utile per dispositivi come ad esempio microelettrodi intraspinali per il trattamento di paralisi, che devono essere impiantati nei luoghi in cui la sostituzione delle batterie è molto difficile”, spiega Mu Chiao, co-autore del documento per la UBC.

• Celle a Combustibile Microbiche: la Ricerca che non si Ferma

Le convenzionali celle a combustibile come sappiamo si basano sull’alta temperatura e catalizzatori come il platino per uno scambio di elettroni dal combustibile e generare una corrente elettrica. L’idea di queste celle a combustibile microbiche invece sono oggetto in questi ultimi mesi di interessanti ricerche su vasta scala dato che sono in grado di generare energia elettrica da una vasta gamma di fonti di energia e il poter sfruttare un’ampia gamma di catalizzatori a bassa temperatura (come gli enzimi) che si trovano in cellule viventi. Il modo più semplice per farlo è semplicemente rubare gli elettroni quando le cellule iniziano a metabolizzare il loro nutrimento. Questo processo può essere realizzato con l’aiuto di un “mediatore elettronico”, un prodotto chimico piccolo abbastanza per passare nella membrana  cellulare ed afferrare alcuni elettroni liberati dal processo.

Le nuove celle a combustibile sono costituite da una colonia di Saccharomyces cerevisiae, il tipo di lievito comunemente utilizzato nella produzione della birra, che vengono incapsulati in una cella a combustibile il cui prototipo oggi è di dimensioni di 15mm quadrati e 1,4 mm di spessore. Un prodotto chimico spesso utilizzato per colorare campioni biologici è usato come mediatore elettronico. Questo ruba alcuni degli elettroni prodotti quando il lievito metabolizza il glucosio e consegna gli elettroni all’anodo della cella a combustibile, creando così una piccola corrente elettrica. Sul lato del catodo, gli ioni di idrogeno che vengono prodotti dai lieviti si combinano con l’ossigeno per creare acqua.

• Lieviti ma non Solo

“Questa cella a combustibile microbica produce circa 40 nanowatts di potenza, rispetto al microwatt di una tipica batteria di un orologio da polso”, continua Chaio. Ciò potrebbe essere sufficiente per poter far funzionare tranquillamente alcuni dispositivi e meglio ancora sarebbe se questa cella a combustibile fosse accompagnata da un condensatore che permetterebbe all’energia di essere accumulata. I ricercatori addirittura penserebbero già ad un lievito che potrebbe essere geneticamente modificato per aumentare la sua potenza. Le nuove celle a combustibile microbiche naturalmente sarebbero caratterizzate da una struttura flessibile ed un impianto biocompatibile con il corpo umano. “La ricerca è nella giusta direzione, ma restano sfide enormi”, afferma Lars Angenent, che lavora sulle celle a combustibile microbiche alla Cornell University. Per esempio, per mantenere i lieviti sani, i loro rifiuti dovranno essere rimossi senza lasciare alcuna sostanza nociva che possa percolare nel flusso sanguigno. “Ma penso che i ricercatori siano già sulla buona strada per risolvere anche questo problema. Un passo per volta.”

[ Links utili e approfondimenti ]

• NewScientist

• IEEExplore

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