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"Parla" livornese la prima pianta-robot al mondo

Barbara Mazzolai, biologa di Castiglioncello, al lavoro a Livorno sul polpo hIgh tech dello Scoglio della Regina, guida il team di ricerca che in campo biorobotico cerca di "imitare" le piante. E racconta che abbiamo in testa troppi luoghi comuni sbagliati sulla vita vegetale

LIVORNO. Immobile come una pianta, rimbambito come un vegetale: nient'altro che luoghi comuni, e per giunta parecchio sbagliati. «Al contrario, le radici degli alberi si muovono, eccome: anzi, proprio il modo in cui “camminano” nel terreno può “insegnarci” molto». Parola di Barbara Mazzolai, scienziata di Castiglioncello, in passato project manager al polo high tech che la Scuola Superiore Sant'Anna ha a Livorno allo Scoglio della Regina, e ora coordinatrice del Centro di Microbiorobotica in un altro pool di cervelli com'è l'Istituto italiano di Tecnologia. “Insegnarci” cosa? Come far muovere nel terreno piante-robot in grado di analizzare i parametri chimico-fisici senza aver bisogno che qualcuno stia lì a “guidarle”.

Il plantoide
Il plantoide

È l'idea di una nuova generazione di ingegneri e biologi cresciuti sotto l'ala del prof. Paolo Dario: prendere esempio dalla natura per uscire dall'ingegneria nel segno dell'acciaio inox e dedicarsi a strutture soft flessibili che imparino dalla natura. E se dal polpo si può apprendere l'iper-destrezza di movimenti incredibili grazie al triplo livello di “muscolatura”, dalle piante invece si può imparare come avanzare dentro il terreno sull'esempio di quel che fanno le radici.

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Quel che salta fuori è il “plantoide”, un prototipo a un passo ormai dal debutto nei laboratori del Centro di Micro-Biorobotica dell'Iit a Pontedera (Pisa) in tandem con l'Università di Firenze, l'Istituto di Bioingegneria della Catalogna (Ibec) e il Politecnico di Losanna (Epfl): è un progetto triennale sul quale la Commissione europea ha messo un finanziamento di oltre un milione e mezzo di euro.

La presentano come «la prima pianta-robot al mondo» con radici “intelligenti” in grado di imitare le radici vere d'un albero: e dunque capaci di crescere utilizzando gli stimoli esterni e avanzando nell'esplorazione del sottosuolo.
In realtà, il pregiudizio da ribaltare è doppio. L’uno riguarda l’immobilità della pianta: «Basterebbe pensare – dice la studiosa livornese – alla Dionaea muscipula, quella pianta carnivora che chiamano la “Venere acchiappamosche”: ha una reazione ovviamente veloce se vuol catturare gli insetti. Ma in genere le radici crescono più velocemente di quel che ci si immagini: talvolta anche di uno-due millimetri all’ora. Certo, non è la scala di velocità alla quale siamo abituati e tuttavia è una crescita reale.

E l’altro pregiudizio da mandare in frantumi? Riguarda il fatto che, per quanto possa sembrare paradossale e contro-intuitivo, «la radice di una pianta reale cresce – avverte Mazzolai – non vicino al tronco dove sembra avere più forza per via delle maggiori dimensioni: non ce la fa per via dell’attrito con il terreno. Cresce invece là dov’è più debole, praticamente vicino alla punta: perché deve esercitare una pressione su una superficie molto ridotta». Non è forse così anche nelle esplorazioni del suolo con i grandi macchinari per i carotaggi?

Una simulazione grafica...
Una simulazione grafica dell'evoluzione del plantoide in un rendering

La studiosa dell’Istituto italiano di tecnologia precisa che le radici crescono in punta ma non a caso: «Lo fa sentendo il terreno con una batteria di sensori che neanche ci si immagina».

Le radici “intelligenti” permettono alla pianta-robot un’alta duttilità di impiego: i promotori del progetti indicano la bonifica dei terreni agricoli ma anche la ricerca del petrolio, l'esplorazione del suolo del pianeta Marte ma anche dell’interno del corpo umano («ogni componente del “plantoide” sta dando vita a nuove linee di ricerca e nuovi prodotti»).

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Parlando con i giornalisti, salta fuori l’immagine di una sorta di “bonsai” high tech che comunque ha tutte le parti che contraddistinguono una pianta-tipo. Primo, il tronco: tanto per non farsi mancare nulla, è stato realizzato grazie a una stampante 3D. Secondo, le foglie: sono in grado di aprirsi e di chiudersi a seconda di quanta umidità c’è nell’aria (le hanno costruite in materiale polimerico). Terzo, le radici “intelligenti” (ora due ma «nel nuovo prototipo aumenteranno a cinque»): ciascuna di esse – spiega Mazzolai – ha «sensori chimici e fisici capaci di analizzare il terreno» ed è in grado di «muoversi in maniera sinuosa accrescendosi di due millimetri all’ora reagendo agli stimoli esterni». E con una particolarità “copiata” dalle piante vere: l’accrescimento avviene dalla punta e non dall’attaccatura del tronco. Solo che, siccome non possono depositare nuove cellule, le radici-robot si allungano adoperando un filamento di materiale termoplastico che sta avvolto in un rocchetto ai piedi del tronco. Al momento giusto viene portato da un congegno verso la punta della radice e scaldato così da depositarsi poi come nuovo strato di materiale.

Non è tutto: si sta lavorando a un software che consenta alla pianta-robot di “copiare” anche il modello di “intelligenza distribuita” che hanno le radici vere, così autonome le une dalle altre eppure così coordinate tra loro.

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