La rivista Time ha inserito la batteria commestibile e ricaricabile dell’Istituto italiano di tecnologia (Iit) nella lista delle migliori invenzioni (con menzione speciale) del 2023, dopo una valutazione basata “su un certo numero di aspetti chiave, inclusi l’originalità, l’efficacia, l’ambizione e l’impatto”. È la prima volta che un prototipo nato da un centro di ricerca italiano riceve questo riconoscimento.
La batteria commestibile
Il prototipo di batteria è stato realizzato dal gruppo guidato da Mario Caironi dell’Iit di Milano, supportato dall’European Research Council. Il team di ricercatori ha descritto per la prima volta la batteria in un articolo scientifico dal titolo An Edible Rechargeable Battery, pubblicato dalla rivista internazionale Advanced Materials.
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“L’idea è nata dall’esigenza di alimentare sistemi elettronici commestibili. L’elettronica commestibile è un nuovo campo di ricerca con cui vogliamo realizzare sensori e sistemi che possano essere ingeriti per monitorare la nostra salute, e anche sensori per il monitoraggio della qualità del cibo. Tutte queste operazioni richiedono energia e una batteria è uno dei modi più efficaci per fornirla”, dichiara a Forbes Caironi.
La batteria è realizzata con materiali che solitamente vengono consumati a tavola. Tra questi la vitamina B2 e un antiossidante come la quercetina, che insieme trattengono e rilasciano una carica elettrica in maniera continuativa, funzionando come polo positivo e negativo.
Il carbone attivo, antitossico ottenuto da vegetali come il cocco, permette di trasportare questa carica, mentre il separatore, necessario in ogni batteria per evitare cortocircuiti, è realizzato con alghe nori, comunemente utilizzate nella preparazione del sushi. Gli elettrodi vengono poi incapsulati in un contenitore di cera d’api, da cui escono due contatti in oro alimentare, usato per le decorazioni di pasticceria
Dai Led a bassa potenza ai sensori a basso consumo
La batteria funziona a 0,65 V, una tensione abbastanza bassa da non creare problemi al corpo umano se ingerita. L’attuale capacità del prototipo è di 10 microampere (una durata 1.000 volte inferiore di una batteria stilo), sufficiente per alimentare led e sensori a basso consumo. Il team di Caironi si sta concentrano ora su design e dimensioni del prototipo per farne una versione rimpicciolita grande quanto una pillola.
“È chiaro che servirà fare passi da gigante per arrivare a durate anche solo confrontabili con una batteria stilo. Con il primo prototipo ci siamo concentrati sulla chimica della batteria. Ora l’attenzione è rivolta all’architettura per aumentare proprio la capacità”, aggiunge Caironi. “Al momento non è plausibile aspettarsi di usare queste batterie per apparati energivori. Abbiamo però indicato che è possibile realizzare batterie con materiali molto comuni e a basso impatto. Speriamo quindi di contribuire a un filone di ricerca che punta a batterie sostenibili, anche se non necessariamente commestibili”.
E sul rischio di un ulteriore aggravio sulla produzione di cibo, Caironi sottolinea il bisogno di puntare al recupero delle molecole dagli scarti alimentari: “Il recupero, o meglio l’estrazione delle molecole attive dagli scarti e la loro purificazione, potrebbe avere un costo molto elevato. Per questo stiamo collaborando con alcuni chimici per mettere a punto strategie per estrarre i materiali con processi a bassissimo costo, mantenendone le proprietà”.
Le future applicazioni
I potenziali utilizzi futuri della pillola non si limitano alla ricarica. L’altra frontiera della ricerca è rappresentata infatti dalla creazione di circuiti commestibili in grado di monitorare le condizioni di salute, ma anche lo stato di conservazione degli alimenti.
“Credo in questa direzione, anche se stiamo parlando di un prospettiva temporale molto lunga”, sottolinea Caironi. “La mia convinzione nasce dal semplice fatto che esistono già dispositivi ingeribili molto potenti, basati su elettronica comune, incapsulata in pillole rigide che ne prevengono il contatto diretto con il corpo. Questi strumenti, però, hanno un limite di applicabilità, perché devono essere somministrati sotto stretta sorveglianza e vengono poi evacuati così come sono, per poi essere recuperati in alcuni casi, o dispersi nell’ambiente. L’elettronica commestibile può fornire soluzioni con funzionalità più semplici, ma utili per monitoraggi di massa, in cui la pillola smart può essere ingerita senza supervisione, perché perfettamente sicura, e poi digerita senza creare rifiuti potenzialmente dannosi per l’ambiente”.
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