Luglio 23, 2024

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Come i molluschi possono aiutarci a progettare pannelli solari più efficienti

Come i molluschi possono aiutarci a progettare pannelli solari più efficienti

Le vongole giganti sono i molluschi più grandi OstricheOstriche Quello che sanno gli scienziati. È minacciato di estinzione. Ma non è per questo che se ne interessano i ricercatori dell’Università di Yale (USA). Ma speriamo di saperne di più su come questi straordinari molluschi convertono la luce solare in energia utile. In definitiva più efficiente di qualsiasi tecnologia di pannelli solari esistente.

Biomimetico: questo materiale sa come regolare la sua temperatura

Il team ha già svolto una serie di lavori volti a far luce sui meccanismi biologici che potrebbero ispirare materiali nuovi e più sostenibili. Nella rivista PRX: energiaQuesta volta i ricercatori raccontano come hanno studiato l’impressionante potenziale di sfruttare l’energia solare delle vongole giganti e iridescenti nelle acque poco profonde di Palau, nell’Oceano Pacifico occidentale.

Il segreto delle ostriche giganti è sfruttare la luce solare

Ricorda, le vongole giganti sono ciò che i ricercatori chiamano fotosintesi. Comprendi che per garantire la produzione di energia dalla luce solare, vive in simbiosi con un altro organismo. In questo caso, le alghe unicellulari si aggregano in cilindri verticali che crescono sulla superficie dell’ostrica. questi argomentiargomenti La luce solare viene assorbita dopo essere stata diffusa da uno strato di cellule chiamate cellule dell’iride. La disposizione colonnare e verticale di queste alghe sembra consentire loro di assorbire la luce solare al ritmo più efficiente. Una volta filtrata e diffusa dallo strato cellulare dell’iride, la luce avvolge uniformemente ciascun cilindro dell’alga.

Basandosi sulla geometria della vongola gigante, i ricercatori hanno sviluppato un modello per calcolare l’efficienza con cui ogni fotone viene convertito in un fotone. ElettroneElettrone. Un modello che tiene conto anche delle fluttuazioni della luce nel corso della giornata Regioni tropicaliRegioni tropicali. Risultato: 42%. Ma non è male quando sappiamo che è efficace TemaTema Delle foglie verdi solo il 14% circa.

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Migliorare l’efficienza dei pannelli solari

La cosa ancora più interessante è che quando hanno incorporato una caratteristica specifica delle vongole giganti nel loro modello, il numero è balzato a… 67%! La particolarità in questione: il modo in cui l’ostrica si espande in risposta ai cambiamenti della luce solare, rendendo le colonne di alghe piuttosto corte e vulnerabili. I ricercatori affermano che anche questo fenomeno è stato osservato Foreste settentrionaliForeste settentrionali Abete. Con i suoi strati fluttuanti nebbianebbia E basato su nuvolenuvoleCondividono le forme geometriche e i loro meccanismi DiffusioneDiffusione Luce simile a quella delle vongole giganti, ma su scala molto più grande. La loro efficacia risulta essere quasi identica.

Come possono essere applicati questi risultati alla produzione di energia elettrica rinnovabile? Immaginando una nuova generazione di pannelli solari che includano alghe o materiali che cambiano forma in risposta alla luce solare. Perché l’efficienza dei nostri pannelli fotovoltaici oggi supera appena il 20%!


La straordinaria centrale solare di Benier

Tra i più grandi LumacheLumache Nel mondo, le tridacne (vongole è il loro nome comune) sono in grado di riflettere la luce solare in profondità nei loro tessuti a beneficio delle alghe fotosintetiche che ospitano e di cui si nutrono. Il segreto di questi bivalvi: cellule iridescenti e una specifica organizzazione spaziale.

Articolo DAndrea HogAndrea HogPubblicato il 10/11/2014

Il colore blu elettrico della carne delle ostriche attira gli sguardi dei sub, ma soprattutto la luce del sole. In realtà, cappottocappotto Questi molluschi bivalvi contengono cellule viventi dell’iride chiamate “iridociti”. Questi riflettono la luce solare all’interno dell’animale alle alghe simbiotiche, come indicato da uno studio pubblicato sulla rivista Ufficiale dell’interfaccia della Royal Society.

Milioni di alghe beneficiano quindi dell’energia solare, necessaria all’attività di fotosintesi per produrre materiali organici. Quindi li rilasciano al loro ospite NutrientiNutrienti Di cui si nutre l’animale. Insomma, questi molluschi bivalvi sono dotati di un proprio sistema di energia solare in cui gli iridociti fungono da stimoli visivi.

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Per verificare questa ipotesi, Amanda Holt e il suo team, dell’Università della California, Santa Barbara, negli Stati Uniti, hanno misurato utilizzando una sonda… Fibra otticaFibra ottica La quantità di luce solare in tre ClassificareClassificare (Tridacna derasa, T. Massimi et al T. Crosia)) Durante un viaggio a Palau, paese situato nell’Oceania a est delle Filippine.

Il modello bivalve può essere utilizzato per migliorare i processi tecnologici

Il risultato: il flusso di fotoni è cinque volte superiore a quello dei molluschi bivalvi senza cellule iridescenti. Inoltre, le cellule del mantello riflettono la luce solare sui tessuti più profondi dell’animale in modo delicato e uniforme, proteggendo le alghe da potenziali ustioni.

Infine, questi ultimi sono stati creati in modo sorprendente impilandoli uno sopra l’altro per formare delle colonne. Grazie alla riflessione laterale della luce, sono tutti forniti di fotoni. Là colorecolore Il mantello si spiega così: riflette le onde inutili della fotosintesi (verde e giallo) e disperde le onde utili (rosso e blu) nei tessuti più profondi.

Secondo gli autori dello studio, questo sistema 3D a base biologica altamente efficiente potrebbe ispirare la progettazione di più materiali fotovoltaici. solidosolido Ed efficace. Può essere utilizzato anche nei processi di produzione delle alghe per produrre alghe BiocarburantiBiocarburantiOppure prodotti alimentari o prodotti chimici.