Gli spinaci intelligenti del MIT: rilevano gli esplosivi e prevedono i cambiamenti climatici

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Può sembrare un'invenzione uscita da un film di fantascienza. Invece un gruppo di scienziati è riuscito davvero a progettare piante di spinaci che sono in grado di inviare e-mail. Attraverso la nanotecnologia gli ingegneri del Massachusetts Institute of Technology (MIT), una delle più importanti università di ricerca del mondo, hanno trasformato gli spinaci in sensori in grado di rilevare materiali esplosivi. Queste piante sono poi in grado di ritrasmettere queste informazioni agli scienziati attraverso connessioni senza fili.

Quando le radici degli spinaci rilevano la presenza di nitroaromatici nelle acque sotterranee, un composto spesso presente negli esplosivi come le mine, i nanotubi di carbonio all'interno delle foglie della pianta emettono un segnale. Questo segnale viene poi letto da una telecamera a infrarossi che invia un avviso agli scienziati.

Questo esperimento fa parte di un più ampio campo di ricerca che coinvolge l'ingegneria di componenti e sistemi elettronici nelle piante. La tecnologia è conosciuta come "nanobionica vegetale", ed è effettivamente un processo che consente di dare alle piante nuove capacità.

"Le piante sono ottimi chimici analitici - spiega Michael Strano, il professore che ha guidato la ricerca -. Hanno una vasta rete di radici nel terreno, campionano costantemente l'acqua di falda e hanno un modo per autoalimentare il trasporto di quell'acqua fino alle foglie. Questa è una nuova dimostrazione di come abbiamo superato la barriera di comunicazione pianta-uomo".

Lo scopo di questo esperimento era quello di rilevare degli esplosivi nel terreno, ma Strano e altri scienziati credono che questa tecnologia potrebbe essere utilizzata per aiutare i ricercatori a rilevare inquinamento e altre condizioni ambientali. A causa della grande quantità di dati che le piante assorbono dall'ambiente circostante sono in una posizione ideale per monitorare i cambiamenti ecologici.

Nelle prime fasi della ricerca nanobionica sulle piante Strano ha usato le nanoparticelle per trasformare le piante in sensori per le sostanze inquinanti. Alterando il modo in cui le piante fotosintetizzavano, è stato in grado di far loro rilevare il monossido di azoto, un inquinante causato dalla combustione.

"Le piante sono molto sensibili all'ambiente - dice Strano -. Sanno quando ci sarà un periodo di siccità molto prima di noi. Possono rilevare piccoli cambiamenti nelle proprietà del suolo e nel potenziale idrico. Se attingiamo a queste vie di segnalazione chimica, ci sono tante informazioni preziose a cui accedere".

Gli spinaci sembrano avere anche la chiave per alimentare in modo efficiente le pile a combustibile. Gli scienziati dell'Università americana hanno scoperto che quando gli spinaci vengono convertiti in nano fogli di carbonio, possono funzionare come un catalizzatore per aiutare a rendere più efficienti le pile zinco-aria e quelle a combustibile.

"Questo lavoro suggerisce che i catalizzatori sostenibili possono essere prodotti per una reazione di riduzione dell'ossigeno da risorse naturali", spiega il professor Shouzhong Zou, che ha guidato il lavoro. Le batterie zinco-aria sono un'alternativa più efficiente dal punto di vista energetico alle batterie agli ioni di litio, che si trovano comunemente in prodotti commerciali come gli smartphone.

Gli spinaci sono stati scelti specificamente per la loro abbondanza di ferro e azoto, che sono elementi importanti nei composti che agiscono come catalizzatori. I ricercatori hanno dovuto lavare, spremere e macinare gli spinaci, trasformandoli dalla loro forma commestibile in nanoschede adatte al processo.

"Il metodo che abbiamo testato può produrre dagli spinaci, una biomassa rinnovabile, catalizzatori altamente attivi a base di carbonio - aggiunge Zou -. Crediamo che superi i catalizzatori di platino commerciali sia in attività che in stabilità".