Le città del futuro potrebbero essere illuminate dalle alghe

Il modo in cui produciamo la luce è cambiato sorprendentemente poco da quando Thomas Edison sviluppò la prima lampadina nel 1879.

Le lampadine a LED hanno recentemente ridotto significativamente i costi dell’elettricità, ma utilizzano ancora la stessa fonte di energia e continuano a contribuire al riscaldamento globale poiché la maggior parte dell’elettricità proviene ancora dalla combustione di combustibili fossili.

Abbiamo bisogno di un nuovo metodo per produrre luce che, invece di utilizzare l'elettricità convenzionale, utilizzi l'energia della natura.

Negli Stati Uniti alcuni ricercatori zelanti stanno studiando da alcuni anni le alghe bioluminescenti, ma non sono mai riusciti a mappare con successo l’intero sistema bioluminescente all’interno delle alghe. Presso l’Università Tecnica della Danimarca (DTU), stiamo conducendo la prima ricerca danese in questo settore, e dimostra che gli organismi bioluminescenti potrebbero un giorno illuminare le nostre città con una luce blu turchese.

Ci sono tuttavia alcune sfide evidenti da risolvere prima che ciò diventi realtà. Potrebbe essere necessario trasferire geni da organismi bioluminescenti ad altri organismi verdi, forse piante più alte che saranno in grado di emettere luce in modo più efficace.

Le alghe si trovano ovunque, sulla terra e nel mare, e sono estremamente importanti per la vita come la conosciamo.

Molte persone associano le alghe alle alghe marine (macroalghe), ma in realtà la maggior parte delle alghe sono microalghe. Queste alghe sono così piccole che puoi vederle solo al microscopio.

Alcuni di loro, i cosiddetti dinoflagellati, emettono di notte una forte luce blu. Questo fenomeno è noto come bioluminescenza, per cui gli organismi viventi producono luce attraverso reazioni chimiche.

Puoi vederlo tu stesso in alcuni periodi dell'anno nei climi più caldi, attorno all'equatore dal Brasile all'Australia.

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Anche se l’uomo osserva questo fenomeno nell’oceano da più di 2.500 anni, sappiamo ancora sorprendentemente poco sulle alghe coinvolte e su come producono la luce.

Le alghe emettono una luce blu quando vengono scosse. Ad esempio, quando un predatore nuota creando una corrente o quando le alghe vengono colpite dalle onde nelle acque costiere.

Due molecole sono particolarmente importanti per la produzione della luce: la luciferasi (un enzima) e la luciferina (una molecola prodotta dalla fotosintesi).

Quando le alghe registrano un disturbo, si mette in moto una catena di processi chimici cellulari che causano un abbassamento del pH. Questo attiva gli enzimi luciferasi, che si legano alla luciferina e trasferiscono energia alla luciferina attraverso un processo noto come ossidazione. È il rilascio di energia dalla luciferina che vediamo come luce blu.

Finora è stato dimostrato solo teoricamente e non sperimentalmente.

Le alghe bioluminescenti hanno bisogno di energia per emettere luce, proprio come la lampada da comodino che si collega a una presa di corrente per accedere all'elettricità. Le alghe, però, traggono la loro energia da un'altra fonte: il sole.

Usano la luce solare per produrre energia attraverso la fotosintesi per svolgere tutta una serie di processi a livello cellulare.

Puoi immaginare le alghe come minuscole lampade individuali, alimentate da una cella solare. Si "ricaricano" durante il giorno in modo da poter emettere la loro luce blu per tutta la notte.

Esistono numerosi animali, funghi e batteri bioluminescenti. Tutti necessitano di cibo per produrre l'energia necessaria per illuminare. Le alghe sfruttano la luce solare e l'anidride carbonica (CO2): due fonti di energia inesauribili, rispettose dell'ambiente e a zero emissioni di CO2.

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Usiamo gran parte dell’elettricità per illuminare le nostre case, le strade, i parcheggi e così via. Questa elettricità proviene in gran parte dalla combustione di combustibili fossili, che aumentano la quantità di CO2 nell’atmosfera e contribuiscono al riscaldamento globale. Pertanto, abbiamo bisogno di una fonte di luce più sostenibile.

Le microalghe crescono nell’acqua salata, ma finché crescono in un contenitore chiuso possono funzionare come una lampada biologica, che potrebbe essere utilizzata come lampadine per illuminare le nostre città, vetrine, edifici, strade e parcheggi.

Le alghe bioluminescenti rappresentano il primo stadio nello sviluppo della luce biologica, ma ci sono alcune sfide evidenti quando si utilizzano le alghe in una lampada. Le alghe devono essere disturbate e messe in movimento prima che si illuminino, il che è problematico in una lampada. Inoltre, illuminano solo per un periodo relativamente breve a causa della limitazione energetica.