PLANTOIDI SU MARTE

UN ROBOT CHE SI COMPORTA COME UN VEGETALE: CRESCE DA SOLO NEL TERRENO ALLA RICERCA DI ACQUA O SOSTANZE ED EVITA GLI OSTACOLI. FA PARTE DI UNA NUOVA GENERAZIONE DI MACCHINE SOSTENIBILI CHE POTREBBERO AVERE UN IMPATTO IMMEDIATO NELLA RIDUZIONE DELL’INQUINAM

Vi sarà capitato di trovarvi nel bel mezzo di una foresta e rimanere affascinati dalla maestosità ed eleganza degli alberi, volgendo lo sguardo verso le loro chiome. Più difficilmente, forse, avrete immaginato le piante come modello da imitare per realizzare i robot di domani, macchine in grado di adattarsi ad ambienti estremi e mutevoli. Potrebbe sembrare bizzarro e inusuale pensare alle piante in questi termini, dal momento che fin dall’antichità questi esseri viventi sono stati considerati creature inermi, non in grado di muoversi o percepire l’ambiente intorno a loro, e ritenute quasi esclusivamente valide come fonte di cibo per uomo e animali. Eppure, proprio questi esseri verdi, dai quali dipende strettamente la nostra sopravvivenza sul pianeta Terra, sono protagonisti di una nuova generazione di robot in grado di muoversi crescendo alle loro estremità per aggiunta di nuovo materiale e di percepire l’ambiente esterno, adattando la propria morfologia sulla base degli stimoli ambientali percepiti. L’obiettivo a lungo termine è quello di realizzare macchine al servizio dell’uomo, progettate in maniera più sostenibile, così che siano perfettamente integrate negli ecosistemi naturali, non solo da un punto di vista funzionale ma anche in termini energetici e dei materiali che le compongono, sempre più biodegradabili e a minore impatto ambientale.

Dobbiamo acquisire più consapevolezza del fatto che tutto ciò che riversiamo nell’ambiente ritorna a noi sotto forma di inquinamento degli ecosistemi, cibo contaminato e conseguente peggioramento dello stato generale di salute, per non parlare della minaccia alla sopravvivenza di specie animali e vegetali. In questo la ricerca ha un compito fondamentale nel sensibilizzare l’umanità del nuovo millennio sull’importanza strategica che la tutela dell’ambiente riveste, per il nostro futuro e il nostro benessere. Viviamo in un’epoca in cui la tecnologia nasce con una obsolescenza programmata, ovvero basata su una strategia industriale che prevede la “morte prematura” del prodotto per sostenere i consumi. Ormai sappiamo che questo utilizzo dissennato delle risorse naturali non è più sostenibile sul lungo periodo e che tecnologie e fonti energetiche ecologiche, non inquinanti e rispettose dell’ambiente devono rappresentare una delle sfide chiave a livello mondiale per la società futura.

Ma perché le piante dovrebbero aiutarci nell’affrontare queste sfide e addirittura rappresentare un nuovo modello per sviluppare tecnologia più “green”? Quali sono le caratteristiche che le rendono la soluzione perfetta? Le piante riescono a muoversi sviluppando strategie diverse da quelle del mondo animale, basate sulla contrazione muscolare. Il movimento attraverso la crescita è il processo che le contraddistingue rispetto agli animali, i quali possono crescere solo fino al raggiungimento della maturità, e poi smettono.

Le piante invece crescono per tutta la vita creando forme straordinarie, in armonia con l’ambiente mutevole che le circonda. Le piante sono “progettate” per sfruttare le risorse disponibili nel loro habitat, in modo da ridurre al minimo lo spreco energetico. Prendiamo per esempio le radici. Queste crescono aggiungendo nuove cellule in una zona dell’apice radicale, ovvero la parte più distante dal fusto, che si chiama meristema. In quest’area le cellule si dividono e poi si allungano per assorbimento di acqua dall’ambiente esterno. Le cellule così si distendono producendo una spinta verso il basso, che consente il movimento nel suolo della sola parte apicale. È una fine strategia che permette di mantenere immobile il corpo della radice più matura, così da ridurre enormemente l’attrito che ostacolerebbe il movimento radicale. Questo processo di divisione, assorbimento e allungamento delle cellule, con conseguente movimento verso il basso, aiuta la radice a muoversi efficacemente alla ricerca delle sostanze di interesse, come acqua e nutrienti, con il minor dispendio energetico. Ecco che anche una radice di dimensioni modeste, come quella del fagiolo, può spostare un peso di qualche chilogrammo.

È proprio da qui, dalla crescita per aggiunta di materiale, che siamo partiti per realizzare il Plantoide, il primo robot al mondo ispirato alle radici delle piante. Come quella naturale, anche la nostra radice artificiale è dotata di una parte apicale munita di sensori per la misurazione di svariati parametri nel suolo (acqua, gravità, temperatura, luce) e di sensori tattili che servono a evitare gli ostacoli. A ogni sensore è associato un movimento tipico delle piante, chiamato tropismo, ovvero la radice cresce verso o lontano da uno stimolo ambientale, a seconda che sia positivo o negativo per la pianta. Per esempio si definisce “idrotropismo” la crescita in direzione di un gradiente di acqua, e “tigmotropismo” la capacità di una pianta di evitare un ostacolo. L’aspetto davvero rivoluzionario del Plantoide è nella sua ca