Quando le piante attingono l’acqua dalle radici per nutrire steli e foglie, producono un potenziale elettrico che potrebbe essere sfruttato come fonte di energia rinnovabile. Tuttavia, come tutti gli esseri viventi, le piante sono soggette a un ritmo circadiano, l’orologio biologico che attraversa i cicli diurni e notturni e influenza i processi biologici. Nelle piante, questo ciclo quotidiano prevede la cattura dell'energia luminosa per la fotosintesi e l'assorbimento di acqua e sostanze nutritive dal terreno durante il giorno e il rallentamento dei processi di crescita durante la notte.
In uno studio pubblicato questa settimana su Physics of Fluids , i ricercatori dell'Indian Institute of Technology Kharagpur hanno spiegato in dettaglio come i processi biologici producono tensione nelle piante e l'impatto dei cambiamenti ciclici diurni e notturni su questa tensione.
"Questo potenziale di streaming, essenzialmente una conseguenza dell'energia naturale raccolta nella pianta, offre una fonte di energia rinnovabile che è continua e può essere sostenibile per lunghi periodi", ha affermato l'autore Suman Chakraborty. "La domanda a cui volevamo rispondere era quanto potenziale può produrre e in che modo il potenziale elettrico viene influenzato dall'orologio biologico della pianta?"
Per scoprirlo, gli autori hanno inserito elettrodi negli steli dei giacinti d’acqua e hanno collegato serbatoi con elettrodi a pezzi di bambù fortunato per esaminare da vicino come cambia il potenziale elettrico a seconda del tipo di ioni, della concentrazione di ioni e del pH del fluido che scorre attraverso le piante. .
"Il nostro momento eureka è stato quando i nostri primi esperimenti hanno dimostrato che è possibile produrre elettricità in un ritmo ciclico e il preciso collegamento tra questo e il ritmo quotidiano intrinseco della pianta", ha detto Chakraborty. "Potremmo individuare esattamente come ciò sia correlato alla traspirazione dell'acqua e agli ioni che la pianta trasporta attraverso la risalita della linfa."
Lo studio ha quantificato la risposta al voltaggio originata dal movimento degli ioni attraverso i percorsi della pianta che si allineano in modo univoco con i ritmi quotidiani della pianta. Gli autori hanno scoperto che le piante possono moderare attivamente il flusso di liquidi o linfa in sincronia con i cicli diurni e notturni. Hanno anche scoperto che il potenziale del flusso elettrico aumenta con una diminuzione della concentrazione di ioni o un aumento del pH nel fluido.
"Non solo abbiamo riscoperto il ritmo elettrico della pianta, articolandolo in termini di tensioni e correnti, ma abbiamo anche fornito informazioni su come sfruttare potenzialmente la produzione di energia elettrica dalle piante in modo sostenibile, senza alcun impatto ambientale e senza interruzioni dell'ecosistema", ha affermato Chakraborty. .
"I risultati potrebbero aiutare a sviluppare sistemi biomimetici ispirati alla natura in grado di affrontare la crisi energetica globale con una soluzione eco-compatibile e sostenibile in cui piantare un albero non solo allevia la crisi del cambiamento climatico e del declino della qualità ambientale, ma fornisce anche un modo per sfruttare l'elettricità da esso."
