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E’ arrivata proprio dai cactus l’ispirazione per produrre idrogeno a costi più sostenibili

il fiore tra le spine — Fri, 19 May 2023 09:18:49 +0000

Che i cactus siano un piccolo miracolo della Natura, da un punto di vista “evoluzionistico” e per quanto concerne l’ingegnosità delle piante, è un fatto noto a chiunque abbia approfondito un minimo le caratteristiche e le capacità di questa famiglia botanica. Il loro modo di accumulare riserve idriche, di adattarsi a condizioni estreme e di escogitare soluzioni “creative” per far fronte alle avversità insite nei loro luoghi di origine è unico e sofisticato. In una parola, affascinante. E come spesso accade, l’uomo osserva la Natura e ne trae spunto per ricavare soluzioni a problemi o, semplicemente, per tentare di migliorare la propria condizione. Un curioso caso che segue queste dinamiche è stato recentemente riportato da alcuni siti internazionali specializzati e riguarda la produzione di idrogeno, che proprio grazie ai cactus, sebbene indirettamente, potrebbe rivelarsi economicamente più abbordabile.

Ecco in dettaglio di cosa si tratta (…).

“La pianta di cactus ispira la produzione di idrogeno economicamente vantaggiosa” è il titolo di un articolo recentemente apparso sul sito Hydrogen Central (raggiungibile tramite questo link), che a sua volta sintetizza quanto apparso sulla rivista ACS Applied Materials & Interfaces.

“Più di 100 anni fa – ricostruisce Hydrogen Central nell’articolo del 17 maggio 2023 -, gli scienziati hanno scoperto come trasformare l’acqua in idrogeno gassoso, un’energia verde altamente desiderata che è stata soprannominata ‘il carburante del futuro’. Nonostante questa svolta, l’idrogeno non si è affermato come fonte di combustibile dominante“. Questo perché, si legge ancora nell’articolo, “la scomposizione dell’acqua in idrogeno può essere inefficiente e costosa e il processo di trasformazione, chiamato elettrolisi, rimane imperfetto”.

Ed è qui che cominciano a entrare in gioco le nostre amate piante. Sì, perché sempre secondo quanto riporta l’articolo, “gli ingegneri dell’Università del Texas a El Paso hanno proposto un materiale a basso costo a base di nichel per aiutare a scomporre l’acqua in modo più economico ed efficiente. La loro ispirazione? Una succulenta del deserto conosciuta come fico d’india (Opuntia ficus indica; ndr)”.

Non che la cactacea che tutti conosciamo sia direttamente utilizzata allo scopo, ma è da questa, in particolare dai meccanismi che regolano la gestione dell’acqua da parte della cactacea, che i ricercatori hanno avuto l’ispirazione per mettere a punto un metodo economicamente vantaggioso per arrivare all’elettrolisi. Osserva in merito Ramana Chintalapalle, professore di ingegneria meccanica UTEP che ha guidato lo studio: “Questo è il design ispirato alla natura in laboratorio. Hai questa pianta con una superficie estesa che può assorbire l’umidità e sopravvivere in ambienti estremi. Abbiamo pensato, come possiamo incorporare questo nella nostra ricerca?“.

In sostanza, precisa ancora l’articolo, “l’elettrolisi è il processo di scissione dell’acqua con l’elettricità e un elettrocatalizzatore, un materiale che accelera qualsiasi reazione chimica. Le attuali tecniche per dividere l’acqua si basano molto sul platino come catalizzatore, che ha i suoi svantaggi“. Ebbene, se il platino è il materiale principalmente utilizzato per aiutare a dividere l’acqua, il problema sta nel costo di questo metallo, che è anche superiore a quello dell’oro. Fatto, questo, che non rende possibile utilizzare il platino su larga scala. “Abbiamo bisogno di un catalizzatore economicamente più sostenibile in modo che ogni paese possa ragionevolmente adottare l’idrogeno“, ha infatti commentato Ramana Chintalapalle.

Il team ha dunque condotto esperimenti con il nichel, utilizzato al posto del platino, dal momento che il nichel è un metallo presente in abbondanza sul nostro pianeta ed è molto più economico rispetto al platino. L’altro lato della medaglia è rappresentato dal fatto che il nichel non è particolarmente rapido ed efficace nella funzione di scomporre l’acqua in idrogeno. Ed ecco arrivare la soluzione… spinosa: Navid Attarzadeh, uno studente di dottorato in scienze ambientali e ingegneria, “ha notato per la prima volta il fico d’india mentre camminava verso il laboratorio di ricerca sui materiali avanzati dell’UTEP“. “Ogni giorno passavo davanti a questa pianta – ha dichiarato lo studente – e ho iniziato a collegarla al nostro problema con il catalizzatore. Ciò che ha attirato la mia attenzione è stata la grandezza delle foglie (i cladodi; ndr) e dei frutti rispetto ad altre piante del deserto; il fico d’india ha una superficie straordinaria”.

E’ a quel punto che in Attarzadeh è scoccata la scintilla: “E se progettassero un catalizzatore 3D a base di nichel a forma di fico d’india? La superficie più ampia potrebbe ospitare più reazioni elettrochimiche, creando più idrogeno di quanto normalmente possa fare il nichel“. Detto fatto, “Il team ha rapidamente progettato la struttura su scala nanometrica, invisibile all’occhio umano, e l’ha messa alla prova”, fa sapere Hydrogen Central, riportando quanto dichiarato dal professor Chintalapalle: “Abbiamo testato ripetutamente la capacità del catalizzatore di dividere l’acqua e abbiamo ottenuto buoni risultati“. E questa, ha aggiunto lo scienziato, “è una scoperta fondamentale“, sebbene il processo necessiti di ulteriore perfezionamento. “Il gas idrogeno – ha aggiunto Chintalapalle – può trasformare la tecnologia energetica per il nostro paese, senza generare emissioni di gas serra. La nostra impronta di carbonio potrebbe essere eliminata; dobbiamo continuare a perseguire questo obiettivo“.

Il progetto di ricerca, informa infine Hydrogen Central, è stato sostenuto tramite una sovvenzione del programma Partnerships for Research and Education in Materials (PREM) della National Science Foundation. Un altro segnale, insomma, che l’ispirazione arrivata proprio grazie all’Opuntia è stata fondamentale.

E se grazie ai cladodi dei comuni fichi d’India si produce già da tempo una pelle vegana e dunque a basso impatto ambientale (qui trovate l’articolo), in questo caso questa stessa pianta ha suggerito agli scienziati la via da seguire per abbattere i costi e proseguire sulla strada della valorizzazione dell’idrogeno, una fonte d’energia decisamente più sostenibile.

Ancora una volta, la Natura (e in questo caso i cactus) hanno ispirato l’uomo.

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Cambiamento climatico: i cactus mettono radici in Trentino e sulle Alpi Svizzere

il fiore tra le spine — Tue, 07 Mar 2023 07:47:57 +0000

Per gli amanti delle cactacee e delle succulente in generale può sembrare una bella notizia. In realtà, non è tutto oro quel che luccica e la naturalizzazione di piante “aliene” (o “alloctone”) può rappresentare un vero e proprio problema dal punto di vista ambientale, dal momento che questo fenomeno contribuisce ad alterare i delicati equilibri costruiti dalla Natura nell’arco di millenni. E’ quello che è stato recentemente osservato anche in Trentino e in Svizzera, dove, sorprendentemente, si espande la presenza di cactacee, nella fattispecie Opuntia. In effetti, sebbene le Opuntia siano originarie delle Americhe come tutte le cactacee (qui le mappe con la distribuzione delle succulente nel mondo), sono naturalizzate ormai da centinaia di anni in moltissime parti del globo – basti pensare al Sud Italia, ma anche alla lontana Australia. Che questi cactus comincino ad adattarsi al clima delle Alpi Svizzere e del Trentino, tanto da prosperare anche in queste aree, desta non poca sorpresa e – sotto il profilo naturalistico – un certo allarme, che è peraltro connesso al generale problema del cambiamento climatico.

A dare la singolare notizia, alcune settimane fa, è stato il giornale online Il Dolomiti, con base a Trento. Non solo: il tema è stato trattato anche dalla tv Svizzera e dal prestigioso The Guardian. Ecco di cosa si tratta. (…)

“Sempre più cactus sulle Alpi svizzere”, titola l’online, che riporta il commento di Costantino Bonomi, botanico del “Muse” (Museo delle Scienze di Trento): “Il cambiamento climatico favorisce le piante aliene invasive: sta succedendo anche in Trentino”. Il problema delle invasive? “Sono in grado di estromettere qualsiasi altra pianta – osserva ancora il botanico -, impossessandosi del territorio e ostacolando quelle autoctone”.

Ecco quanto riporta l’online: “Il fico d’India, un’esotica infestante portata per diletto in luoghi lontani da quello d’origine, può finire per porre salde radici, estromettendo le piante autoctone. Sul Doss Trento, da una cinquantina d’anni c’è non a caso un fico d’India che probabilmente qualcuno aveva deciso di piantare a sud: una zona molto calda che non gela d’inverno, clima che ha consentito alla pianta di resistere nel tempo. Non si esclude che, ‘grazie’ al cambiamento climatico, questa non possa cominciare a crescere anche altrove”.

Secondo un’altra fonte, tvsvizzera.it, la pianta in questione sarebbe stata importata dagli Stati Uniti almeno 250 anni fa. Chiaro che la notizia va presa con le dovute cautele, perché qualche singolo caso non indica un cambiamento radicale e duraturo, ma il segnale è comunque degno di nota. Sebbene infatti “cactus e fichi d’India non costituiscano ad oggi un problema per il Trentino”, precisa ancora l’online riportando le parole del botanico, “vi sono altre piante invasive che minacciano il nostro territorio, a partire dal “poligono del Giappone”, che da noi ha cominciato a crescere lungo le rive dei fiumi, ponendo radici profonde fino a 2 metri, cosa che consente facilmente alla pianta di riedificarsi”.

L’aspetto più rilevante connesso alle piante cosiddette “invasive”, si legge ancora nell’articolo, è che “sono in grado di estromettere qualsiasi altra pianta, impossessandosi del territorio e ostacolando quindi quelle autoctone. Cosa che sta avvenendo per l’appunto sulle Alpi svizzere, dove gli esperti sono oggi ‘preoccupati’ per la massiccia presenza di cactus alla conquista delle montagne vallesane, che necessita d’essere bloccata”.

La notizia, come detto, è stata riportata anche da tvsvizzera.it, che annota: “Ci rendiamo conto che ovunque ci sia un pezzo di terreno libero potrebbe spuntare un cactus, spiega Gérard Granges-Maret, della riserva naturale commissione Les Follatères in Vallese, nella quale il paesaggio caratterizzato da questo tipo di pianta esotica potrebbe ricordare l’ambientazione di qualche pellicola Western. Un fenomeno contro il quale le autorità vallesane hanno deciso di intervenire”. “Non parliamo di una strategia zero-cactus, però dobbiamo contenerli. La loro proliferazione sta danneggiando le altre piante della riserva, ma anche di altre zone del Vallese”, sottolinea ancora Gérard Granges-Maret“.

Sul The Guardian, prestigioso quotidiano britannico, la notizia è stata riportata il 10 febbraio 2023 con ulteriori dettagli e una cartina che mostra come i “Prickly pears” (nome comune con il quale si identificano le Opuntia) si siano diffusi nel cantone Vallese in Svizzera. Emblematico il titolo scelto dal quotidiano: “I Cactus sostituiscono la neve sulle montagne svizzere a causa del riscaldamento globale”. Aggiunge poi il sunto (“catenaccio”) sotto al titolo: “Le specie invasive che proliferano nel Vallese stanno invadendo le riserve naturali e rappresentano una minaccia per la biodiversità”.

Annota il quotidiano inglese: “Le temperature in tutta la catena montuosa sono aumentate due volte più velocemente della media globale e le temperature medie in Svizzera sono già di 2,4°C più calde rispetto alle medie del 1871-1900″. “Se si guardano i rapporti sui cambiamenti climatici”, prosegue il tabloid citando le considerazioni di Peter Oliver Baumgartner, professore di geologia appassionato di botanica, “le curve per la Svizzera sono ripide quasi quanto per l’Artico”.

Baumgartner osserva tuttavia che “solo quattro delle nove specie di Opuntia nel Vallese rappresentano una minaccia per gli ecosistemi locali, in particolare nelle aree con suoli acidi o neutri, che rappresentano un terzo dei pendii esposti a sud della valle”.

I cactus e il freddo, tutto quello che c’è da sapere e la tabella con le temperature minime.

Qui l’articolo su “Il Dolomiti”.

Qui l’articolo su tvsvizzera.it.

Qui l’articolo del Guardian.

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La forza della Natura: storia di una mia Opuntia in piena terra, morta e… rinata

il fiore tra le spine — Fri, 12 Nov 2021 09:51:19 +0000

Da un esperimento fallimentare a una bella sorpresa. Ecco cosa ho scoperto nei giorni scorsi all’esterno della mia serra, in una zona dove passo raramente: una pala di Opuntia spuntata tra la vegetazione spontanea ormai secca. Il Nord Italia non è certamente la zona ideale per la coltivazione di piante succulente all’esterno, a causa soprattutto degli inverni freddi, umidi e piovosi. Tuttavia, diverse succulente possono adattarsi e sopravvivere anche qui in Pianura Padana, come le Agavi e alcune Opuntia. E’ per questo che un paio di anni fa ho voluto fare un esperimento di coltivazione (uno dei tanti che faccio regolarmente), collocando in piena terra, accanto alla mia serra, una pala ben radicata di Opuntia (credo si tratti della specie ficus-indica). Tempo un anno e a metà del primo inverno la pianta è marcita. Ha cominciato con un ingiallimento lungo i bordi, proseguito con l’annerimento della parte apicale e con l’espansione del marciume fino alla base. In primavera, preso atto del fallimento, non ho fatto altro che tagliare di netto la pala marcita al livello del terreno, per poi ricoprire tutto con normale terra di campo. Qualche giorno fa, con mia sorpresa, ho scoperto che la pianta non era affatto morta. Anzi, con la tenacia e l’attaccamento alla vita che è proprio delle cactacee, l’Opuntia è rinata e ha dato vita a un nuovo “articolo” (le cosiddette “pale”), che immagino essere temprato e pronto ad affrontare il nuovo inverno con più chances della pala originaria.

Ma andiamo per ordine e raccontiamo la storia dall’inizio nell’articolo che segue. (…)

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