Un nuovo modo di leggere il rapporto tra natura e tecnologia arriva dalla ricerca italiana. Tre scienziati della Scuola Superiore Sant’Anna introducono il concetto di elettroecologia, una disciplina che studia come gli organismi viventi utilizzano i campi elettrici per interagire con l’ambiente
La natura comunica anche attraverso l’elettricità. Non si tratta soltanto degli impulsi nervosi che regolano il funzionamento degli organismi viventi, ma di un insieme di campi elettrici che animali, piante e microrganismi producono, percepiscono e utilizzano per interagire con l’ambiente circostante.
Da questa intuizione nasce il concetto di elettroecologia, una nuova prospettiva scientifica proposta da tre ricercatori dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa. L’idea è al centro di un articolo pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature Reviews Bioengineering, firmato da Giulia Raffaele, Donato Romano e Fabian Meder.
Secondo gli autori, comprendere come gli esseri viventi sfruttino i campi elettrici naturali potrebbe rappresentare una svolta nella progettazione di robot ispirati alla natura, sistemi bioibridi e nuove tecnologie capaci di consumare meno energia e integrarsi meglio negli ecosistemi.
Che cos’è l’elettroecologia
L’elettroecologia studia il ruolo dei campi elettrici nelle relazioni tra organismi viventi e ambiente. Una dimensione ancora poco esplorata dalla ricerca scientifica, che potrebbe però diventare una delle chiavi per sviluppare le tecnologie del futuro.
Gli esempi in natura non mancano. Le api, ad esempio, sfruttano interazioni elettrostatiche durante l’impollinazione, facilitando il trasferimento del polline da un fiore all’altro. Le piante, invece, accumulano cariche elettriche sulla superficie delle foglie a causa del vento, della pioggia o dell’attrito con l’aria. Questi fenomeni permettono agli organismi di orientarsi, comunicare e interagire con ciò che li circonda.
Finora gran parte degli studi si è concentrata sull’elettrofisiologia, cioè sui segnali elettrici che regolano cellule e tessuti. L’elettricità presente nell’ambiente e il suo ruolo nelle dinamiche ecologiche sono invece rimasti in secondo piano.
Ed è proprio questo il vuoto che gli studiosi della Sant’Anna intendono colmare.
Dalla natura ai robot: perché questa scoperta è importante
L’obiettivo non è semplicemente costruire robot dotati di nuovi sensori, ma ripensare completamente il modo in cui le macchine interagiscono con il mondo naturale.
Secondo Donato Romano, professore associato dell’Istituto di BioRobotica, gli organismi viventi dimostrano che percezione, energia e metabolismo possono convivere nello stesso processo biologico.
Questa capacità potrebbe diventare un modello per progettare dispositivi bioibridi più autonomi, efficienti e capaci di inserirsi negli ecosistemi senza alterarne gli equilibri.
Le possibili applicazioni riguardano diversi settori: robotica bioispirata; sensori ambientali di nuova generazione; sistemi di raccolta dell’energia (energy harvesting); tecnologie a basso consumo energetico e piattaforme bioibride per il monitoraggio ambientale.
Le piante potrebbero diventare una fonte di energia
Tra gli aspetti più promettenti della ricerca c’è anche lo studio delle superfici vegetali.
Fabian Meder, professore associato dell’Istituto di BioRobotica, spiega che le foglie rappresentano una delle più grandi biointerfacce presenti sul pianeta. Sulla loro superficie si accumulano continuamente cariche elettriche che oggi risultano ancora difficili da misurare e comprendere.
L’obiettivo del progetto europeo ERC EpiC, coordinato dal gruppo di ricerca, è proprio quello di sviluppare strumenti capaci di rendere “visibili” queste cariche e, in prospettiva, sfruttarle come fonte di energia per sistemi bioibridi.
Una prospettiva che potrebbe contribuire allo sviluppo di dispositivi energeticamente autonomi e sempre più sostenibili.
Una nuova frontiera della bioingegneria
L’introduzione del concetto di elettroecologia rappresenta un cambio di prospettiva per la ricerca internazionale.
Piuttosto che osservare esclusivamente ciò che accade all’interno degli organismi, gli studiosi invitano a guardare anche ai segnali elettrici che si sviluppano tra gli organismi e l’ambiente.
Se queste interazioni saranno comprese a fondo, potranno diventare la base per una nuova generazione di tecnologie ispirate ai meccanismi della natura: robot più intelligenti, sensori più sensibili e sistemi energetici capaci di funzionare sfruttando fenomeni naturali oggi ancora poco conosciuti
