Introduzione

Continua il nostro percorso alla scoperta della Blue economy. É la quarta puntata e gli argomenti riguarderanno gli animali.
Per entrare nel discorso, facciamo un piccolissimo riassunto.
L’economia delle fonti fossili è quella che conosciamo, quella che ha causato buona parte del disastro ecologico (sì anche morale, ma qui non ne parliamo) che abbiamo di fronte e che cerchiamo in ogni modo di fronteggiare.
Una soluzione è la green economy, che punta sull’impiego di energie rinnovabili e sul riciclo o sul riuso dei rifiuti prodotti dalle nostre abitudini. Ho detto più volte che la green economy ha ottime intenzioni, ma per realizzarla, occorre predisporre ed usare una tecnologia avanzata. Pensate ad esempio alla produzione di plastica e di bioplastica. La prima è molto più economica.
Gunter Pauli, l’imprenditore e scrittore che ha diffuso il verbo della Blue Economy, sostiene, secondo me giustamente che non è pensabile che l’umanità sia felice del cambiamento de tutto quello che fa bene all’ambiente e alla popolazione costa tanto, mentre quello che danneggia il mondo e i suoi abitanti costa molto meno.
Ecco allora sorgere un nuovo approccio. Ci sono, e stasera lo vedremo a più riprese, fenomeni e comportamenti naturali, dai quali abbiamo molto da imparare.
Il principio è quello che la natura è l’unica azienda che ha messo in campo processi perfettamente circolari, nel senso che si chiudono su se stessi. In altri termini si tratta di processi che non buttano via niente. Tutti i materiali in gioco ritornano a disposizione di un nuovo ciclo o del ciclo di un secondo o di un terzo processo. Possiamo anche dire che si tratta di processi che non producono rifiuti inutilizzati, come invece capita in tutti i processi che la nostra società ha messo in piedi fino ad oggi. Il problema dei rifiuti è centrale nel mondo: ricordiamoci che il ragionamento deve essere globale e non riferito al piccolo comune nel trevigiano, dove viene riciclato il 90%. Altrimenti non potremmo spiegare tutta la plastica presente in mari e oceani, o il livello terribilmente elevato di CO2 in atmosfera, o quello di polveri sottili nelle nostre città e – udite udite – anche nelle nostre campagne.
La Blue economy ha scoperto dunque l’acqua calda. Basta copiare quello che fa la natura, adattandolo al contesto sociale e produttivo in cui operiamo ed il gioco è fatto. Non si può fare per tutto? Non sarà questo che vi disturba, spero. Per ridurre l’inquinamento non possiamo pensare di avere tutto e subito; possiamo però aggiungere un tassello all’altro e la blue economy di tasselli ne ha proposti un sacco, qualche centinaio di processi in ogni settore produttivo. Nelle scorse puntate ne abbiamo visto qualcuno. Tutti sono sostenibili, non producono inquinamento, non producono rifiuti. Quest’ultima affermazione è la chiave di volta dell’intera strategia. Guardare ai rifiuti di un processo come ai nutrienti di un secondo processo è quello che serve. Lo si può fare in moltissime situazioni e queste puntate servono proprio a dimostrarlo.
A fianco di questo aspetto, per così dire, ecologico, ce n’è un altro di importanza forse maggiore. Quello che questa strategia economica è in grado di risolvere problemi davvero giganteschi, soprattutto nei paesi poveri: la fame, le malattie, in una parola la sopravvivenza. Come vedremo oggi e nelle prossime puntate non è tutto, perché alcuni processi rubati alla natura, sono diventati strategie aziendali in grandi società, con moltissimi dipendenti e questo significa da un lato maggior profitto e dall’altro più posti di lavoro.
Una breve pausa e poi cominciamo. 

Le termiti e gli architetti

blue 4 02La reazione che molti hanno di fronte ad una larga serie di insetti è quella di schifo. Le termiti non fanno eccezione. Eppure gli studi condotti ci hanno fatto capire che la vita e le abitudini di questi esseri sono complicatissime, basati sull’efficienza estrema, anche a costo di comportamenti che sembrano violenti e molto crudeli. Ma qui non ci interessano le caste, il volo nuziale, la deposizione delle uova che seguono rituali molto complessi. Ci interessano le termiti in quanto architetti, con i quali nessuno, nemmeno l’uomo, può competere per la grandiosità dei lavori edilizi. I nidi più grandi osservati hanno un diametro di base di trenta metri ed sono alti fino a 5-6 metri.
E non si fanno mancare niente, dal momento che probabilmente sono stati i primi agricoltori del pianeta. Nel 1779 l’entomologo danese Johann Gerhard Koenig scopre i cosiddetti “giardini di funghi”, un’opera fantastica realizzata dagli operai delle termiti. Masticando legno o altre parti di piante, realizzano un substrato ideale per la crescita di un fungo, il quale trasforma il terreno in alimento per le termiti e soprattutto per i nuovi nati, che nel giardino dei funghi vengono trasportati come in un giardino d’infanzia. Questo è straordinario. Le termiti non appartengono né alle specie cacciatrici né alle prede, cosa che diventano quando escono per gli accoppiamenti o per formare nuove colonie lontane dal nido originario. Molto prima dell’homo sapiens dunque esse sono diventate una specie sedentaria, con una produzione e una conservazione del cibo che le rende del tutto autosufficienti.
Probabilmente ci sorprendiamo perché noi non sappiamo quasi nulla di queste relazioni che uniscono ecosistemi differenti e ci stupiamo di apprendere che animali così poco evoluti (dal nostro punto di vista) siano tanto efficienti e preparati.
Ma non finisce qui, anzi il discorso non è nemmeno cominciato. I nidi infatti sono costruiti in modo da mantenere condizioni climatiche, di temperatura e di umidità costanti nel tempo, indipendentemente da quello che avviene all’esterno o dalla zona climatica in cui le termiti vivono. Il termitaio non ha uscite o vie di comunicazione con l’esterno. Quando diventa necessario le aperture vengono realizzate e subito dopo l’uso nuovamente richiuse. Per fare questo la casta degli operai passa la vita a umidificare pavimenti e pareti con la propria saliva. L’acqua necessaria viene presa dalle profondità della terra, a volte arrivando fino alle falde sottostanti, un vero e proprio viaggio per questi piccoli insetti.
E veniamo ai camini, che sono il fiore all’occhiello delle termiti. Si tratta di piccoli tunnel sotterranei che servono per far fluire l’aria esterna nel nido. La forma e la struttura dei tunnel fanno in modo che, ovunque si trovi il termitaio, la temperatura, l’umidità e la pressione sono le più favorevoli per la crescita dei funghi.
Insomma un sistema di mantenimento delle condizioni migliori per vivere bene nella propria casa: quello che siamo abituati a chiamare benessere.
Lo studio dei camini avviene in modo scientifico alla fine degli anni ’50. E’ l’architetto svedese Bengt Warne a portare avanti questa ricerca nello Zimbabwe. Ma trasferire questa tecnologia in progetti architettonici è, per lui, troppo complicato.
A questo pensa un altro architetto svedese, un genio dell’architettura sostenibile, Anders Nyquist che, dal 1962 si mette in testa di dimostrare che è possibile costruire una casa completamente ecologica, completamente sostenibile. Il sito ecocycledesign.com e raccoglie la storia, le esperienze, le realizzazioni e le convinzioni di questo personaggio davvero straordinario. Anche il sito di Zeri dedica un tributo al grande architetto svedese. Oggi anche la figlia Karin si occupa di portare avanti gli studi e le realizzazioni del padre.
Quello che Anders fa è di riprendere il lavoro di Warne e codificarlo in formule matematiche. Così si realizza un modello che permette di progettare edifici a consumo di energia ridotto, con una climatizzazione automatica basata proprio sulla teoria dei camini. Ci sono esempi perfettamente funzionanti, come la scuola di Laggarberg, appena fuori da Sundsvall, città natale di Nyquist. Emblematica è la frase che apre il sito: “Noi l’abbiamo fatto. E funziona!”.
Ma non sono solo isolati pionieri ad adottare queste tecniche. C’è una grande azienda inglese, che ha sedi in ogni parte del mondo, conta quasi 10 mila dipendenti e fattura 1 miliardo di euro l’anno. Si chiama ARUP, il suo sito web è arup.com. Ad Harare in Zimbabwe ha realizzato un palazzo di 10 piani, il centro amministrativo e commerciale Eastgate, riscaldato e raffrescato solo con sistema naturale preso in prestito proprio dall’architettura dei termitai. Ci sono interventi di questa azienda ovunque nel mondo: l’obiettivo è di rendere gli edifici (anche grandi come ospedali ed aeroporti) sostenibili. I vantaggi sono considerevoli. Intanto il fatto di poter eliminare tutte le tubature di ventilazione ha permesso di recuperare un decimo piano nella stessa altezza dove tradizionalmente ce ne stanno 9, risparmiando così 3 milioni e mezzo di dollari di investimento e riducendo le spese gestionali del 10-15%. Non c’è dubbio che una banca finanzi più volentieri progetti con meno rischi e maggiori guadagni. Come a dire che la sostenibilità crea valore.
Anche un ospedale colombiano e la Zoological Society di Londra usano un sistema di raffrescamento con tecnologie che traggono ispirazione dai termitai. Insomma il processo è cominciato, sarebbe davvero molto stupido non farlo continuare.

Le zebre si danno un sacco di arie

blue 4 03Ci sono mille battute sulle zebre per il fatto che il loro mantello è davvero molto strano con quelle strisce alternate bianche e nere che renderebbe del tutto inutile fotografarle con una pellicola a colori. Ma quelle righe nascondono un segreto.
Tutto nasce dallo studio dell’ottica. La luce è un’onda elettromagnetica composta da un insieme di frequenze differenti ad ognuna delle quali noi siamo abituati ad associare un colore. La luce rossa è quella con lunghezza d’onda più grande, quindi con frequenza minore e minore energia trasportata; la luce violetta ha caratteristiche esattamente opposte. L’insieme di tutte le frequenze e quindi di tutti i colori dà origine alla luce bianca, mentre il nero rappresenta un oggetto del tutto privo di colori.
I corpi neri e bianchi si comportano in modo opposto. Quelli neri assorbono tutta la radiazione, mentre quelli bianchi la riflettono completamente. Di conseguenza se mettiamo vicino un corpo nero e un corpo bianco esposti al sole, il primo assorbirà più radiazione e quindi energia del secondo. Ciò significa che il primo si scalderà più del secondo. Possiamo anche dire che tra i due si instaurerà una differenza di temperatura.
Lasciamo adesso stare per un momento i colori e passiamo alla ventilazione. La domanda è: “cos’è che produce un vento o una brezza o comunque un movimento d’aria?”.
La definizione che potete trovare su qualsiasi testo di scienze è che l’aria si muove tra due zone con pressioni differenti. Ma come si può fare per ottenere pressioni diverse in due zone di una stanza? Sappiamo da diversi secoli, grazie al lavoro di grandi fisici e chimici come Boyle, Charles, Clapeyron che in una certa zona a volume costante la pressione è proporzionale alla temperatura. Questo significa che se la temperatura cresce, cresce anche la pressione. Ecco allora cosa succede se tra due punti di una stanza ci sono temperature differenti: nasce una corrente d’aria, un piccolo vento.
E adesso possiamo tornare alla zebra e alle sue righe.
Secondo gli studi eseguiti da ZERI, l’associazione messa in piedi da Gunter Pauli per sostenere scientificamente la blue economy, le correnti d’aria generate dall’alternanza delle strisce bianche e nere, ridurrebbero la temperatura superficiale di questi splendidi animali di circa 9°C. Chi è stato in estate in paesi molto caldi avrà notato che il colore dominante delle case è il bianco, proprio per riflettere la radiazione solare. Ma secondo quanto appreso dalle zebre forse sarebbe meglio pitturarla strisce bianche e nere.
La domanda non è “Ma questa teoria è corretta?”. La domanda è “Può davvero funzionare e produrre dei vantaggi?”. Se la risposta è no, ogni ragionamento è del tutto inutile.
Torniamo a parlare di Anders Nyquist, la cui ostinazione nel cercare soluzioni a basso contenuto energetico e a massimo contenuto di sostenibilità ormai abbiamo imparato a conoscere. C’è un edificio in Giappone, a Sendai, che applica questa tecnica. A realizzarlo è stata l’azienda giapponese Daiwa House, il più grande costruttore edile del Giappone, che ha espressamente richiesto l’architetto svedese.
Il sito web di questo colosso è quanto di più efficiente si possa immaginare. E si esce con l’impressione di un’attenzione maniacale verso soluzioni che siano contemporaneamente compatibili con l’ambiente e con l’economia a giudicare dai grafici tutti in salita quando si parla di soldi incassati. Tra le varie soluzioni sperimentate e applicate anche quella della colorazione delle pareti esterne con alternanza di parti scure e parti chiare riflettenti. Il risultato ha portato ad una riduzione di quasi 5°C di temperatura, con un risparmio energetico di circa il 20%. Certo l’efficienza non è quella degli animali delle savane, ma la natura ha messo a loro disposizione altri strumenti oltre al colore. In effetti sotto il mantello della zebra ci sono strisce di grasso solo in corrispondenza al nero con dunque un ottimo isolamento dove maggiore è la concentrazione dell’energia in ingresso. Un sistema semplicissimo e perfettamente logico. Il risparmio, nell’edilizia, riguarda anche gli strati di isolanti, normalmente di derivazione chimica come le fibre di vetro o il poliuretano, che derivano da minerali estratti con operazioni che costano energia.
Insomma una pratica efficace ed efficiente, e dunque una pratica di alta qualità.
Da sottolineare come la Daiwa House utilizzi in alcuni edifici a Sendai con il raffrescamento tipo termiti di cui abbiamo parlato in precedenza. (58)

L’utilità delle zanzare

Passiamo adesso ad un insetto verso il quale la totalità degli umani nutre un profondissimo odio: le zanzare. In estate è un tormento e non solo per gli effetti pruriginosi delle loro punture (senza contare la trasmissione di malattie anche pericolose come la malaria), ma per quel “zzzzzzzz” che ci sveglia ogni volta che avevamo appena preso sonno. E dunque la guerra alle zanzare si impone, perché qualcuna riesce sempre a superare le barriere che avevamo messo in atto, o attraverso zanzariere più o meno a tenuta o con tecniche più caserecce. Le soluzioni più adottate sono quelle di usare prodotti chimici spray, o diffusi nelle stanze. Oppure di consumare molta energia per far diventare la stanza un igloo nel bel mezzo del pack artico.
Anche lo spegnimento delle luci non funziona perché quello che attira queste bestioline è ben altro.
Secondo gli studi eseguiti dagli anni ’60 in poi, il nostro corpo è un vero e proprio richiamo per le zanzare. In realtà solo per le femmine, che sono deputate ad attaccarci per alimentare e favorire la deposizione delle uova. Come a dire che al cuore di mamma non si comanda. Si va dall’acido lattico prodotto dall’attività muscolare all’anidride carbonica e al vapore acqueo emesso durante la respirazione, fino a sostanze volatili presenti nel sebo e nel sudore. Ma le zanzare sono decisamente altruiste. Rilasciano infatti sull’ospite una sostanza chimica che funziona da marker, da segnale attrattivo per le colleghe. Altre proprietà attraggono gli insetti come il colore della pelle, la temperatura, i movimenti dell’aria emessa.
La procedura del pasto è decisamente complicata. Una incisione viene fatta con mandibole e mascelle, poi vengono infilati nella ferita gli stiletti boccali e prima di succhiare viene introdotta un po’ di saliva, che ha una funzione anticoagulante, anestetizzante e tale da richiamare nella zona più sangue possibile. Lo scopo della zanzara è quello di ridurre i tempi e non consentire all’ospite di accorgersi della sua presenza. Come si capisce una strategia degna del miglior generale Patton.
Non voglio adesso farvi diventare simpatici questi insetti “succhia sangue”, ma raccontarvi una storia che si svolge, ancora una volta, in Giappone.
Il protagonista è Tetsuya Oyauchi, che in rete è classificato come inventore, ma nei database dei brevetti internazionali figura come uno che si è molto occupato di aghi e siringhe. Lo testimonia del resto la sua appartenenza alla Terumo, azienda giapponese, con sede principale a Tokyo, ma presente in 160 nazioni che fattura oltre 5 miliardi di € l’anno (il dato è del 2019). Terumo, nata nel 1921, produce strumenti medicali da 100 anni. Tra di essi anche strumenti semplici come cateteri, siringhe, ma altri più complessi come cuori e polmoni artificiali e altro ancora.
Negli ultimi anni ha acquistato aziende sparse nel mondo, anche negli Stati Uniti e si presenta come una grande potenza nel suo settore, sicuramente la numero uno in estremo oriente. I suoi dipendenti sono, oggi, circa 25 mila.
Questa grande società si è rivolta ad un mago della metallurgia, Masayuki Okano, titolare di una piccola azienda, la Okano Kogyo Co., commissionandogli un ago che non faccia dolore. Potrà sembrare una avventura poco stimolante, ma credo che gli ammalati di diabete non saranno per niente d’accordo, pensando al numero molto grande di iniezioni che devono sopportare. Avere, almeno, la consolazione di non sentire dolore è davvero il minimo che si possa augurare loro.
E’ lo stesso artigiano giapponese a raccontare la sua storia ripetendo, certo con poca modestia, di essere stato in grado di rendere possibile l’impossibile. La sua storia è riferita in numerosi siti nel web, come ad esempio www.jpo.go.jp, con la ricerca interna Okano, in inglese, o oggiscienza.it in italiano.
Qui però non ci interessano le qualità morali o la simpatia di questo personaggio, ma il fatto che si è arrivati al risultato desiderato grazie alla sua abilità e all’osservazione del comportamento delle zanzare, o meglio della loro anatomia. I “pungiglioni” di questi insetti sono conici, mentre gli aghi delle siringhe erano fino allora cilindrici, secondo la convinzione che questa forma fosse ideale per somministrare il farmaco e che una forma conica avrebbe reso più difficile l’inoculazione del liquido.
Così la collaborazione tra l’esperto di ingegneria medicale Oyauchi e Okano-san, il mago della metallurgia, ha portato alla creazione della siringa più sottile del mondo, la Nanopass 33 Syringe, con una punta di soli 0,2 mm di diametro, il 20% in meno di qualunque altro ago sottile. Il brevetto per questo manufatto straordinario è stato assegnato nel 2004 alla Terumo. Non che l’impresa fosse facile; si trattava infatti di arrotolare una sottilissima lamina di acciaio inossidabile ricavandone un minuscolo cono affusolato.
Il risultato, per l’azienda giapponese, ha portato anche vantaggi da un punti di vista economico. L’Organizzazione Mondiale della Sanità stima in circa 350 milioni i sofferenti di diabete nel mondo. In Giappone ci sono 600 mila e negli Stati Uniti sono quasi 25 milioni. Inoltre le siringhe non servono solo per iniettarsi insulina.
Questo è un altro caso di blue economy, nel quale lo studio di fenomeni del tutto naturali ed esistenti, porta a vantaggi molto grandi. Senza dover aggiungere energia, risorse e usando una tecnologia davvero molto semplice. Certo in questo caso, al contrario di altri che vi ho raccontato della blue economy, non c’è stata quell’economia a cascata con la trasformazione di rifiuti in nutrienti, non si sono nemmeno aumentati i posti di lavoro, dal momento che è solo stato sostituito un modo di produzione ad un altro, ma, se ci pensiamo, anche ridurre le sofferenze delle persone è un gran bel risultato.

Una balena elettrica

Una delle statistiche, che vengono fatte spesso, riguarda la classifica delle malattie che provocano il maggior numero di decessi. Una delle cause più frequenti riguarda il cuore.  Nelle problematiche cardiache intervengono molti fattori, anche le abitudini locali per cui i valori che si riscontrano in uno stato possono essere molto differenti da quelli di un altro stato. E comunque i molti fattori di rischio, come ad esempio stress o alimentazione ci impongono di tenere il cuore sotto controllo.
Il colombiano Jorge Reynolds, laureato alla Cambridge University in ingegneria elettronica nel 1953, ha studiato il modo per risolvere alcuni problemi cardiaci. Da un punto di vista fisico (non ho nessuna competenza medica per parlarne altrimenti) il cuore è come una pompa che va alimentata elettricamente. Se gli impulsi elettrici sono regolari va tutto bene, se sono troppo radi, troppo veloci o se hanno un ritmo irregolare le cose si complicano. In questi casi occorre intervenire dall’esterno, stimolando i tessuti a comportarsi come dovrebbero, inducendo insomma dall’esterno l’invio dei segnali elettrici. Per restare terra terra serve una batteria che sostituisca la parte malata del tessuto deputato alla stimolazione. Noi chiamiamo questi aggeggi pacemaker.
E’ stato proprio Reynolds a studiarne la realizzazione nei dieci anni successivi al conseguimento della laurea. Ma un conto è studiare e un conto è applicare. E’ lui stesso ad aver raccontato come avvenne il primo inserimento di un pacemaker in un organismo umano. Va tenuto presente che noi siamo abituati a pensare a strumenti di dimensioni molto ridotte, infilati sottopelle dai chirurghi, che uno quasi non si accorge nemmeno di averlo. All’inizio le cose non stavano affatto così. Reynolds usava una batteria da automobile esterna e il paziente era costretto a trascinarsela dietro montata su ruote. Certo una situazione quantomeno scomoda e imbarazzante, eppure ci sono stati ben 1700 interventi in quel periodo.
La “prima volta” viene raccontata dallo stesso Reynolds. Si trova a Bogotà, nel 1958, e sta sperimentando i suoi pacemaker sugli animali e non funzionano neanche benissimo. Viene chiamato in clinica al cospetto di un prete ecuadoregno di 80 anni che ha già subito 3 blocchi cardiaci. Non ha grandi prospettive: un quarto infarto se lo porterebbe via. Occorre applicargli il pacemaker e farlo in fretta. Ci vogliono 7 ore di intervento per cucire gli elettrodi sulla parete cardiaca. Alla fine qualcosa ancora non funziona e il paziente deve essere riaperto e ricucito. Nonostante le difficoltà dell’operazione quella prima volta ha un successo strepitoso. Il prete vive altri 18 anni e muore alla fine, quasi centenario, per un problema ai reni.
Potremmo chiederci cosa abbia a che fare un ingegnere elettronico con la medicina. La colpa (o il merito) di questo legame è di un medico colombiano, Alberto Vejarano, che, grazie al finanziamento di un ricco possidente, apre una modernissima clinica dedicata alla chirurgia cardiaca. Ci mette tutti gli aggeggi che l’elettronica applicata nascente fornisce. Ma ci vuole un tecnico all’altezza e viene chiamato Jorge Reynolds. Nella storia della medicina recente si legge di una specie di gara tra il colombiano e William Chardack, che avrebbe poi inventato il primo pacemaker impiantabile, cedendone i diritti di vendita alla Medtronic, oggi una delle più grandi aziende di tecnologie biomediche al mondo.
L’evoluzione dei pacemaker è stata rapida e oggi le vecchie batterie dell’automobile sono sostituite da minuscole pile al Litio che durano vent’anni.
Il prototipo di Reynolds è conservato al Museo delle Scienze di Londra.
Tuttavia il nostro ingegnere non è soddisfatto e così comincia una lunga ricerca per trovare qualche sistema migliorativo, meno dipendente dalla tecnologia per aiutare chi ha problemi col proprio cuore.
E si avventura nello studio del funzionamento del cuore di numerosi animali, in particolare delle balene.
Si può pensare: “perché mai le balene? Non c'era un animale di più semplice approccio? Magari da portarsi in laboratorio?”. In effetti non è che le balene possano essere studiate come un animale domestico. Insomma non si può dire ad una balena: “Ferma un attimo che ti controllo”. La curiosità nasce dal fatto che il cuore della balena è quello che mantiene in vita la massa vivente più grande che ci sia, potendo un simile cetaceo raggiungere e superare le 150 tonnellate.
Come sappiamo questo straordinario e mite cetaceo è stato cacciato in maniera maniacale per ottenere il suo grasso, usato sia per illuminare che per cucinare, e la sua carne come cibo. Ancora oggi, con le specie a rischio di estinzione, occorre una serrata battaglia per impedire ad alcune nazioni (ad esempio il Giappone) di continuare questa pratica assurda.
Ma torniamo al nostro amico Reynolds. Il cuore di questi cetacei è in grado di far circolare 1000 litri di sangue ad ogni pulsazione lungo 160 milioni di km di vasi e questo spiega ampiamente l’interesse dello scienziato.
Certo studiare il cuore delle balene non è semplice. Così egli inventa una specie di strumento per elettrocardiogramma che può essere fissato sul corpo dell’animale e trasmette i dati al centro di ricerca di Bogotà, usando un satellite. Siamo a metà degli anni ’70 e col passare del tempo questa tecnica di trasferimento dei segnali diventa sempre più sofisticata, ma il vero grande problema è di fissare alle balene lo strumento di misura.
L’operazione viene fatta a mano, da una barca nelle acque dell’oceano. Gli apparecchi sono fissati al corpo mediante dei dardi sparati dalle baleniere. Ma questi spesso si staccano e poi l’uso del satellite costa parecchio.
L’idea diventa allora quella di ascoltare direttamente il battito delle balene facendo uso degli strumenti di rilevazione dei suoni in dotazione ai sommergibili. Ma il problema è che c’è troppo rumore di fondo, quello del mare, per avere tracciati nitidi. A Reynolds viene in aiuto il rock and roll. “Suonando dal vivo, bisogna far sì che l’output della band non sia coperto dal boato del pubblico” spiega Reynolds. “Ecco, è quel tipo di filtraggio che mi serve.”
Così lo scienziato colombiano passa 10 anni della sua vita immerso negli oceani ad ascoltare il battito del cuore delle balene, mescolando conoscenze informatiche, strumentazioni militari ed espedienti rockettari.
Oggi la sua equipe dispone di oltre 10 mila tracciati elettrocardiografici.
Nel frattempo altri animali, qualche centinaio di più abbordabili, sono finiti nei suoi studi, dalle mosche ai delfini d’acqua dolce, alle iguane delle Galapagos.
La conoscenza di quest’uomo sulle attività cardiache degli animali non ha alcun confronto possibile.
Oltre a questa incredibile avventura, Reynolds ha potuto avvalersi della dissezione delle balene che muoiono spiaggiate, ottenendo informazioni che nessuno prima di lui aveva mai ipotizzato. E’ ovvio che questa storia deve finire con qualche applicazione, visto l’argomento che stiamo trattando. Abbiate fiducia: ci arriveremo molto presto.

Balene e nanotubi

Va detto che anche la tecnologia per così dire tradizionale dei pace-makers ha fatto passi in avanti importanti. Così ad esempio, da un paio di anni esiste la possibilità di iniettare in vena piccoli pacemaker wifi.
Ma uno studio così assiduo come quello di Reynolds porta sempre a molti risultati, alcuni dei quali possono essere utili a risolvere il problema.
In particolare si è osservato che le balene hanno dei canali di cellule (possiamo paragonarli a specie di minuscoli tubi) che modificano il proprio percorso quando incontrano tessuti danneggiati. E’ come se quando si brucia una lampadina dell’albero di Natale, la corrente potesse seguire un altro percorso e accendere tutte le altre. Sarebbe una gran bella cosa poter costruire, al posto dei pacemaker, dei microscopici tubi che abbiano lo stesso scopo di questi canali cellulari. Insomma la “cura” non è più una batteria che sostituisca la funzione del cuore, si interviene semplicemente sulla conducibilità elettrica, ripristinandola.
Una rivoluzione in tutti i sensi. Anzitutto le dimensioni di questi “nanotubi”: dell’ordine di meno di un millesimo di millimetro, che non richiederebbero quindi nessun intervento chirurgico ma il semplice uso di un catetere che corre nelle vene. Ovviamente questo ha un riflesso immediato anche sui costi, sia quelli sostenuti dai pazienti che sugli esborsi delle compagnie di assicurazione.
Un’altra grande novità nell’elaborazione di questa sua idea è stato il modo nel quale Reynolds ha ottenuto la collaborazione di colleghi, di medici e di esperti di biotecnologia. Egli ha semplicemente reso open source il progetto. Questo ha portato alla collaborazione ma anche al sostegno non solo di aziende, ma anche di singoli cittadini, interessati allo sviluppo di questo strano oggetto. Uno degli sponsor è Intel, l’azienda leader mondiale nella realizzazione di microprocessori, quelli che fanno funzionare una larghissima fetta dei computer che abbiamo nelle nostre case e nei nostri uffici.
L’altra grande scoperta dell’equipe di Reynolds riguarda la produzione di energia da parte di tutti gli animali studiati, circa 200. Nessuno di questi ha impiantato batterie e fili elettrici nel proprio organismo. Ottengono l’energia da altre condizioni come gravità, differenza di temperatura, differenziale di pH (quindi di acidità), movimento muscolare, energia piezoelettrica derivata dal movimento cardiaco, energia derivata dalla CO2 prodotta nella respirazione ed infine dalla presenza e dalla combinazione di sostanze come potassio, sodio e calcio.
Alcune di queste trasformazioni sono ben note e già applicate. Ne cito solo una, la piezoelettricità, che consiste nel fatto che alcune sostanze rispondono con un impulso elettrico quando vengono compresse. Così negli ultimi anni con queste sostanze sono stati costruiti pavimenti molto frequentati (ad esempio esercizi pubblici, aeroporti, discoteche, passaggi nella metropolitana) rendendo, per fare un esempio, autonomo e gratuito l’impianto di illuminazione, o di ventilazione.
Nella sua ricerca, Reynolds cerca di capire e di replicare il modo in cui le balene inviano flussi di segnali elettrici, grazie alla coordinazione di reazioni chimiche prodotte dalla combinazione di sodio, potassio e calcio.
Serve però un’azienda che si metta a produrre i primi prototipi per provarli. Si offre di farlo la CoroCare, azienda in fase di lancio.
Il prototipo è pronto per essere testato, ma serve l’approvazione della Food and Drug Administration, l’ente pubblico statunitense, che si occupa, tra le altre cose, anche di dare il via libera a medicinali e applicazioni mediche e farmaceutiche.
Per raggiungere lo scopo e arrivare a sostituire il vecchio pacemaker con questa novità servono ancora investimenti, che possono essere valutati in alcune centinaia di milioni di dollari.
Credo non servano lunghi discorsi per capire il motivo per cui le grandi case costruttrici di pacemaker classici, come la citata Medtronic, la Johnson & Johnson, la BosticScientific non facciano salti di gioia. Ogni volta che un pacemaker viene impiantato nel petto di una persona, questo si trasforma in un loro cliente a vita e quindi in un introito che qualcuno ha valutato in circa 50 mila dollari. La nuova tecnologia di Jorge Reynolds potrà costare la massimo 500 dollari.
Adesso proviamo ad allargarci un po’ e a sognare più in grande.
Noi siamo abituati a pensare all’energia da usare come a quella che muove grandi oggetti o addirittura che investe l’interesse di migliaia o di milioni di persone. Pensiamo alle automobili, alle fabbriche, all’illuminazione di interi quartieri, ai condizionatori per avere d’estate le temperature che detestiamo d’inverno. Eppure ci sono un sacco di applicazioni che usano poca, a volte pochissima energia elettrica. Non abbiamo una tecnologia molto sviluppata in questa direzione, nel senso che poche sono le applicazioni. Mi vengono in mente gli orologi automatici e le scarpe dei bambini con le lucette che si accendono mentre camminano. Oggi si cominciano a sviluppare idee in questo senso, come la carica del cellulare con il movimento o con il calore del tè che stiamo bevendo. Si tratta sempre di esempi molto di nicchia, che il pubblico e il sistema produttivo considerano delle curiosità e niente più.
Il nostro cuore, il nostro cervello, il nostro intero organismo funzionano con micro correnti senza aver bisogno di batterie collegate. Potendo usare le correnti generate nell’organismo, invece delle batterie, si raggiungerebbero diversi risultati contemporaneamente. Uno lo abbiamo già visto ed è la riduzione di spesa, ma anche la riduzione di ansia per un intervento che diventerebbe banale.
L’altra riguarda i materiali con cui le batterie sono costruite. Si tratta di metalli che finiscono, nella stragrande maggior parte dei casi, in discarica. Rinunciare ad esse significherebbe ridurre l’estrazione dalla terra di metalli preziosi e mai completamente riciclabili. Ogni anno nel mondo si commerciano 40 miliardi di pile ed il trend è fortemente in aumento. Dati del 2019 ipotizzano un incremento per il 2025 che porterà ad un giro d’affari di 250 miliardi di euro. Paesi che sono attentissimi alle questioni ambientali. come la Svezia e la Germania, riescono a riciclare solo la metà delle batterie usate.
E poi ci sono i costi. L’energia prodotta da una pila costa una enormità, anche se le tecniche legate al consumismo ci hanno sempre fatto credere il contrario. Paragonando quello che costa una pila e quello che produce con gli stessi valori del nostro collegamento di casa, scopriamo che il kwh proveniente dalla pila costa da 100 a 500 volte di più.
La società allora si lancia alla ricerca di pile più efficienti e meno inquinanti. Per questo si spendono molti soldi, molte energie e molti metalli la cui estrazione impoverisce il nostro pianeta. Ecco perché la scoperta di Reynolds potrebbe se non altro alleviare questi problemi in alcuni settori. Una delle applicazioni già sviluppate è il CoroPatch, un cerotto ultrasottile in grado di trasmettere dati come la temperatura del corpo o il ritmo cardiaco senza fili, direttamente ad un computer o al telefono. Si ricarica grazie alle correnti corporee. A cosa può servire?
La registrazione per verificare il punto del ciclo femminile; i check up successivi all’elettrocardiogramma senza doversi recare in ospedale e riducendo così le spese sia proprie che della società e aumentando enormemente il numero di dati rilevabili rispetto al normale tracciato ecg.
Secondo Gunter Pauli questa nuova tecnologia potrebbe produrre anche molti posti di lavoro e, dal momento che tutti i dati verrebbero trasmessi ad un sito internet personale o addirittura allo smartphone, altri settori della produzione potrebbero avvantaggiarsene.
Per chiudere il discorso sulle balene c’è un’altra applicazione che deriva dallo studio di questi cetacei.
Sembra davvero bizzarro, eppure il modo in cui questi enormi animali scivolano in acqua fa pensare che essi abbiano qualche trucco per ridurre l’attrito, una specie di riduttore della resistenza per aumentare la loro portanza. E’ stato il professor Frank Fish della West Chester University di Pennsylvania a studiare le balene in questo senso, scoprendo che le pinne frastagliate delle megattere presentano un attrito nettamente inferiore a quello delle pale, lisce e dritte degli aerei e di ogni elica a pale, come quelle eoliche.
Fish ha aperto un’azienda, in Canada, chiamandola non a caso Whalepower (potenza della balena) il cui sito (cercare whalepower su Google) è visibile assieme ai prodotti che offre al mercato, dai ventilatori alle pale eoliche a bassissimo attrito. E sappiamo bene quanto importante sia ridurre l’attrito in un sistema che produce energia. Tra le altre cose questa riduzione implica anche una diminuzione del rumore delle pale eoliche che è stato e forse è ancora uno degli argomenti degli oppositori di questi sistemi.

Sopravvivere nel deserto

Dopo gli esempi di cui vi ho parlato oggi e nelle scorse puntate, nei quali sono intervenuti animali e animaletti, dalle mosche alle balene, dalle zanzare alle zebre, viene da chiedersi se questo approccio ad un nuovo modo di risolvere i problemi sia un’eccezione o non ci sano altre situazioni simili e quante queste sono.
Ecco allora di seguito solo degli accenni ad altre tecniche e tecnologie derivate dal comportamento di animali.
Potremmo cominciare dal deserto del Namib, in Namibia, anche se qualche lembo tocca il Sud Africa e l‘Angola. É una delle zone più aride del pianeta, un deserto che si stima esista da circa 80 milioni di anni, dove parlare di acqua è pura follia.
Bene, qui vive un insetto davvero molto speciale, un coleottero, chiamato da noi coleottero delle nebbie, un nome il cui significato sarà chiaro tra poco. Il suo nome ufficiale è però coleottero Onymacris plana, più nero del nero, che sopravvive tranquillamente alla faccia di un ambiente che chiamare inospitale sembra una barzelletta.
Questi insetti sono in grado di estrarre acqua dall’aria attraverso un complicato meccanismo di repulsione e attrazione dei liquidi. Le loro ali sono infatti caratterizzate dalla presenza di minuscole protuberanze e depressioni, rivestite da molecole che sono in grado di estrarre dalla nebbia del mattino vapore d’acqua, dunque acqua in forma gassosa e la trasportano alla bocca.
Ora, uno può dire: bello, interessante, un altro dei miracoli dell’evoluzione naturale, ma a noi che ci frega?
In effetti un po’ ci frega o, per lo meno, è fregato agli scienziati della Rice University di Houston, Texas. L’equipe del professor Sehmus Ozdenum, è riuscita a realizzare una struttura simile a quella del coleottero, composta da una foresta di milioni di nanotubi di carbonio. Questo strano oggetto è diventato così una spugna in grado di estrarre acqua dall’aria.
La scoperta è spiegata sulle pagine della rivista scientifica Applied Materials and Interfaces. Non entriamo nel merito della descrizione che presuppone conoscenze chimiche; possiamo dire che questa spugna ha due strati: uno superiore idrofilo (cioè in grado di assorbire acqua) ed uno inferiore idrofobo (cioè che respinge l’acqua). Tra di essi la foresta di nanotubi in carbonio alta un centimetro. Lo strato superiore cattura l’acqua, che rimane intrappolata tra i nanotubi, bloccata dallo styrato inferiore che ne impedisce la fuoriuscita.
La matrice”, spiega Ozden, “non richiede nessun tipo di energia esterna per funzionare e può essere strizzata come una spugna, rilasciando acqua e quindi tornando ad essere nuovamente utilizzabile”.
Credo non sia difficile capire che questa struttura non è altro che la base di un deumidificatore per ambienti, ma non ha bisogno di alcuna alimentazione e quindi di nessun consumo di energia.
Le dimensioni ridotte sono un limite del prodotto, ma in futuro potrà essere sviluppato e diventare un’altra perla nella vasta collezione di successi della blue economy.
Nel sito della rivista citata prima c’è la spiegazione dettagliata, in inglese, di questa invenzione. Ecco il riferimento completo:
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/am5022717      (45)

Che belli i piccoli geki

E adesso facciamo la conoscenza con piccoli rettili simpaticissimi, che vivono in larga parte delle zone tropicali. Si tratta dei gechi, i quali vivono attaccati alle pareti, fregandosene bellamente se esse sono lisce, ruvide, asciutte o bagnate, se c’è un sole che spacca o il più terribile dei temporali. Questi animali sfruttano le forze elettrostatiche di attrazione intermolecolari van der Waals, grazie ad un insieme enorme di setole (circa 15 mila per mm²) presenti alla base delle loro zampe. Hanno più o meno le stesse dimensioni delle lucertole che siamo abituati a vedere da noi e sono in grado di resistere ad una forza notevole, come se un corpo di 2 kg venisse applicato loro. Ci sono molti studi che cercano di replicare questa tecnologia meravigliosa che non usa sostanze chimiche e dunque non inquina. L’azienda giapponese NittoDenko, produce nastri ispirati ai gechi e ne illustra le proprietà nel proprio sito, www.nitto.com (c’è anche una versione del sito in italiano). L’azienda commercia molti altri prodotti, ma non è una piccola bottega di periferia: ha sede ad Osaka, conta oltre 32 mila dipendenti e 108 agenzie sparse in ogni angolo del pianeta, compreso Milano. Di recente è stata assorbita dalla Mitsubishi.
Sempre nello stesso settore anche i mitili hanno la grande proprietà di rimanere attaccati a superfici di vario genere dalle chiglie delle barche alle rocce. In questo caso l’adesione è di natura chimica; usano una resina trasparente abbastanza elastica. Il professor Kaichang Li dell’Università dell’Oregon ha condotto ricerche e studi al riguardo finché la colla dei mitili è stata messa in commercio dalla Columbia ForestProducts.
Ancora una pausa e poi ci avviamo alla conclusione di questa puntata di Noncicredo.

Il pesce sulla sabbia

Restiamo ancora nell’ambito dei piccoli rettili. C’è una piccola lucertola che vive nei deserti. Appartiene al genere Scincus e praticamente nuota sulle sabbie quasi senza attrito. Ne ho parlato riguardo le balene e non voglio ripetermi. Apparecchi con una forte riduzione dell’attrito hanno vantaggi che non serve spiegare. La pelle della lucertola, ricca di cheratina, che sembra essere responsabile di questo miracolo naturale, viene studiata a Berlino da Ingo Rechenberg (oggi 86 anni), ingegnere informatico, responsabile di una quantità di studi dagli anni ’70 tra cui quelli relativi all’aerodinamica delle ali. Con lui Abdullah Regabi El Khyari. Entrambi sono pionieri molto apprezzati di bionica. La bionica è la scienza che studia la struttura e le funzioni degli organismi viventi con lo scopo di capirne il funzionamento per realizzare apparecchiature tecnologiche, come automi, dispositivi automatici, o innovazioni in strutture e strumenti già esistenti. Così lo studio del comportamento di quella lucertola, che in tedesco viene chiamata “Sandfisch” cioè pesce sulla sabbia e i risultati ottenuti sono in rete. L’istituto di Bionica dell’Università di Berlino contiene i progetti e le soluzioni dei due studiosi del pesce della sabbia. É ovvio l’interesse delle aziende per questo prodotto che potrebbe entrare in molte produzioni che hanno bisogno di una riduzione di attrito.

E, più in breve …

Le storie possono essere ancora molte. Eccone alcune più in breve.
C’è ancora un altro coleottero, il Brachino Bombardiere, della famiglia dei Carabi, che ha caratteristiche particolari e sfruttabili. Ha un sistema davvero ingegnoso per difendersi. E’ in grado di produrre sostanze che riescono ad accecare e anche ad uccidere i predatori e anche a provocare dolore alla pelle umana. Dispone di un sistema di lancio di queste sostanze molto complesso, ma terribilmente efficace. Qualcuno lo ha paragonato al sistema di lancio delle V1 tedesche durante l’ultima guerra.
Credo sia noto a tutti che per espellere sostanze come lacca per capelli, deodorante e via dicendo, l’uomo ha usato per moltissimo tempo i CFC, i clorofluorocarburi, che sono stati vietati nel 1990, quando si è scoperto che erano tra i responsabili del buco nell’Ozono. Ozono che protegge la terra ad una altezza di circa 30 km dal suolo dai raggi ultravioletti del sole. Ozono che è stato il trucco usato dalla natura per permettere il trasferimento della vita dai mari alla terraferma.
Lo studio che cerca di portare l’idea del Brachino sul mercato avviene in Inghilterra, a Leeds, coordinato da Andy McIntosh, professore di termodinamica e combustione. É anche un creazionista, il che dimostra che nessuno, alla fine, è perfetto.
C’è una società svedese che ha finanziato questa avventura, si chiama “3000 SwedishBiomimetics”, che ha un sito web dove si possono ottenere le informazioni che interessano.
Riuscire ad emulare i lanci del Bombardiere sarebbe un passo avanti notevolissimo nella realizzazione di un prodotto che non avrebbe impatto sull’ambiente.
E si potrebbe continuare parlando del modo in cui gli elefanti trasmettono i suoni attraverso il terreno ad un velocità molto maggiore rispetto alla propagazione in aria. O ancora al modo con cui le mosche ormie brasiliane percepiscono suoni infinitesimi. Potremmo pensare al modo in cui molte specie animali depurano l’acqua marina eliminando il sale, come fanno ad esempio i pinguini con ghiandole poste sotto i loro occhi di una efficienza fantastica.
Sono tutti esempi quasi incredibili di come la natura ha risolto da molto tempo alcuni dei problemi che ci stanno davanti ogni giorno.
Prenderne coscienza è il primo passo, parlarne senza vergogna quello immediatamente successivo. Ma queste notizie sono sempre di nicchia, nessuno ne parla diffusamente e i motivi credo siano molto chiari.
La difesa di privilegi passa attraverso una informazione distorta, nel senso che esalta i propri vantaggi e fa passare per idiozie quelli degli altri. Così, nonostante nel mondo ci siamo migliaia di scienziati di primissimo livello ad essere impegnati nelle ricerche sulla blue economy, questi vengono fatti passare, quando va bene, come dei visionari, degli zuzzerelloni un po’ pazzi e senza molto sale in zucca.
E’ più difficile sostenere che le aziende coinvolte nelle ricerche siano dei fanfaroni, dal momento che investono denaro e vogliono ottenere un profitto. Oggi avete sentito nomi e cognomi, indirizzi e recapiti così da poter verificare di persona la verità di quanto affermato. Si tratta spesso di società enormi con giri d’affari di miliardi di euro, con decine e decine di migliaia di dipendenti, che pure si cimentano in questa impresa titanica di alleviare qualche male del mondo, senza spendere eccessive risorse naturali, anzi usando spesso i rifiuti o se preferite gli scarti di un ecosistema per sostenerne un altro.
E nel lungo discorso di questa puntata abbiamo parlato solo di alcuni animali da cui trarre spunto. C’è poi il filone delle piante su cui si potrebbero fare considerazioni analoghe. Ma quello che mi preme è sottolineare che questa società dei consumi, tutta incentrata sul profitto ad ogni costo, anche a costo di distruggere la casa dove abitiamo non è la sola strada percorribile, non lo è affatto.
E noi abbiamo il dovere di saperlo.