Celle a biocombustibile¹ impiantate nelle lumache producono energia elettrica a partire dal glucosio, che in sostanza è zucchero. Strano? Non tanto, se si pensa che il glucosio costituisce il “carburante” delle cellule di un organismo: carburante dal quale, quindi, con i giusti accorgimenti (e qualche lumaca) si può ricavare energia elettrica. Ma questo è solo uno dei tanti esempi: si stanno infatti conducendo esperimenti con celle a biocombustibile impiantate anche nei ratti. Nonostante l’idea sia da fantascienza, non è però detto che queste celle siano davvero in grado di fornire abbastanza energia per azioni complesse, come ad esempio ricaricare un telefonino o far accendere un rasoio elettrico. Che poi, ve la immaginate la scena di dover ricaricare il cellulare collegando tra loro altre lumache?

Credit: Lenka Halámková, Jan Halámek, Vera Bocharova, Alon Szczupak, Lital Alfonta and Evgeny Katz . Copyright © 2012 American Chemical Society

In ogni caso, il funzionamento delle celle è molto semplice: l’anodo e il catodo, ossia il polo positivo e quello negativo, sono inseriti nel corpo dell’animale in modo da intercettare il flusso di emolinfa, l’equivalente per i molluschi del sangue dei mammiferi. In questa maniera, tramite la cella, all’anodo il glucosio viene ossidato (ossia ingloba un atomo di ossigeno, e perde un elettrone), producendo quindi energia elettrica o, in termini tecnici, una differenza di potenziale. A questo punto l’elettrone viaggia attraverso il circuito fino al catodo, dove reagisce assieme all’ossigeno, a formare acqua. Questo viaggio dell’elettrone è un vero e proprio passaggio di corrente da un polo all’altro, proprio come avviene nei cavi elettrici: è così che si può sfruttare l’energia-lumaca.

Il meccanismo di funzionamento della cella è riassunto da questo schema:

Sulla superficie dell’anodo è deposto un enzima², la Glucosio ossidasi, che ossida il glucosio a Gluconolattone. Il processo genera un elettrone e uno ione³ H⁺ (ione idrogeno). Mentre l’elettrone viaggia nel circuito, lo ione H⁺ raggiunge il catodo e qui, ricombinandosi con l’elettrone e l’ossigeno, forma, grazie all’azione dell’enzima ossidoreduttasi, una molecola d’acqua.

Tutto questo avviene semplicemente nutrendo le lumache: penseranno poi loro a fornire il glucosio e l’ossigeno alla cella tramite la loro digestione e la respirazione. E qui si presenta il principale problema di questa forma di produzione di energia: la potenza erogata dalla lumaca dipende in gran parte dalla dimensione degli elettrodi e dalla quantità di zucchero e ossigeno disciolti nell’emolinfa; questo, a sua volta, dipende direttamente dai processi vitali della lumaca e dalla velocità con cui possono produrre energia.

Inoltre questa produzione di energia è molto bassa, insufficiente per alimentare dispositivi relativamente grossi. Per questo, in un prossimo futuro, si faranno esperimenti con celle a biocombustibile impiantate nei crostacei, dato che il loro metabolismo sarebbe capace di fornire più energia.
Intanto, già si pensa ad un possibile utilizzo di questa tecnologia per alimentare piccoli dispositivi elettromedicali, come i pacemaker, per la stimolazione di singoli nervi oppure per microscopiche sonde interne per controllare temperatura corporea, pressione sanguigna o glicemia. Tutto questo semplicemente grazie all’energia fornita dal paziente stesso (o da una lumaca simbionte, anche se non penso sia piacevole. Tutto sarebbe coperto di bava!).

Note:

¹ : celle che producono energia elettrica usando come fonte di energia sostanze organiche, come zucchero, alcol etilico o metilico, derivanti dal metabolismo di un essere vivente, come in questo caso, o dalla conversione di biomasse.

² : particolari composti presenti nell’organismo che aumentano considerevolmente, o catalizzano, la velocità di una reazione.

³ : specie chimica elettricamente carica, ossia una qualunque molecola o atomo che, al contrario della normale assenza di carica, presenta una carica elettrica positiva o negativa.

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