Rinnovabili • Virus e crisi climatica: negli oceani, il problema diventa la soluzione

La geoingegneria diventa “virale” e ci regala un oceano di soluzioni contro la crisi climatica

Usare virus con sequenze geniche che regolano il metabolismo del carbonio per “ingegnerizzare” le comunità microbiche negli oceani e spingerle ad assorbire più CO2 o a farne rilasciare di meno dai fondali. Lo studio pionieristico dell’Ohio State University

Virus e crisi climatica: negli oceani, il problema diventa la soluzione
Foto di National Institute of Allergy and Infectious Diseases su Unsplash

I virus potrebbero diventare nostri alleati contro la crisi climatica

(Rinnovabili.it) – Siamo abituati a pensare il nesso tra virus e crisi climatica a senso unico. L’aumento delle temperature scongela il permafrost artico e può “risvegliare” virus-zombie dopo decine di migliaia di anni. La pressione antropica sugli ecosistemi, insieme al global warming, aumenta il rischio di salti di specie e quindi l’insorgere di nuove pandemie, un copione che abbiamo visto con il Covid-19. E se, invece, i virus fossero dei preziosi alleati per contrastare il cambiamento climatico?

Virus e crisi climatica: ingegnerizzare i microbiomi oceanici contro il climate change

È su questa ipotesi che sta lavorando un gruppo di scienziati dell’Ohio State University. La chiave è la capacità sia dei virus a DNA sia di quelli a RNA di “strappare” sequenze geniche ad altri organismi, tipicamente batteri. Molti delle specie di virus presenti negli oceani, infatti, hanno incorporato delle sequenze legate alla regolazione del metabolismo da microrganismi che sono in grado di “processare” gli atomi di carbonio che si trovano nell’oceano. Sono, quindi, in grado di aumentare la capacità dell’oceano di catturare e stoccare CO2, sottraendola all’atmosfera e contribuendo così a limitare l’aumento della temperatura globale.

I ricercatori statunitensi l’hanno scoperto combinando i dati del sequenziamento genomico di virus presenti negli oceani con un’analisi abilitata dall’intelligenza artificiale. Dei 340 percorsi metabolici – dettati da sequenze genetiche note – conosciuti per la capacità di elaborare il carbonio, ben 128 (più di 1/3) sono presenti anche in molte specie di virus. “Sono rimasto scioccato dal fatto che il numero fosse così alto”, commenta Matthew Sullivan, professore di microbiologia e direttore del Center of Microbiome Science presso la Ohio State University.

Questa mappatura dovrebbe permettere di sperimentare una forma molto particolare di “geoingegneria” del clima. Si tratterebbe di modificare i microbiomi oceanici introducendo artificialmente determinate specie di virus. Scegliendoli in base alle loro capacità di accelerare il sequestro di CO2 oppure, al contrario, di rallentare l’azione di rilascio (ad esempio, quello di metano dai fondali artici).

È su questa possibilità che si sta concentrando ora il gruppo di scienziati. Che sta testando diversi modelli per comprendere come può variare il comportamento metabolico delle comunità di microorganismi in una certa porzione di oceano. Un’analisi grazie alla quale si dovrebbe poter identificare quali virus influenzano i percorsi metabolici più significativi per il processamento del carbonio.

“Gli oceani assorbono carbonio e questo ci protegge dal cambiamento climatico. La CO2 viene assorbita come gas e la sua conversione in carbonio organico è dettata dai microbi”, spiega Sullivan. “Quello che stiamo vedendo ora è che i virus prendono di mira le reazioni più importanti nel metabolismo di queste comunità microbiche. Ciò significa che possiamo iniziare a studiare quali virus potrebbero essere utilizzati per convertire il carbonio nel tipo che desideriamo. In altre parole, possiamo rafforzare questo enorme cuscinetto oceanico affinché diventi un deposito di carbonio per guadagnare tempo contro il cambiamento climatico”.


Rinnovabili • Turbine eoliche ad asse verticale

Turbine eoliche ad asse verticale, efficienza migliorata del 200%

Dall'EPFL svizzero il primo studio che applica un algoritmo di apprendimento automatico alla progettazione della pale delle turbine VAWT

Turbine eoliche ad asse verticale
via depositphotos

Nuovi progressi per le turbine eoliche ad asse verticale

Un aumento dell’efficienza del 200% e una riduzione delle vibrazioni del 70%. Questi due dei grandi risultati raggiunti nel campo delle turbine eoliche ad asse verticale,  presso l’UNFoLD, il laboratorio di diagnostica del flusso instabile della Scuola Politecnica Federale di Losanna (EPFL). Il merito va a Sébastien Le Fouest e Karen Mulleners che, in un’anteprima mondiale hanno migliorato questa specifica tecnologia impiegando un algoritmo di apprendimento automatico.

leggi anche Ragni giganti in metallo per l’installare l’eolico offshore

Turbine eoliche VAWT, vantaggi e svantaggi

Si tratta di un progresso a lungo atteso dal comparto. Le turbine eoliche ad asse verticale o VAWT per usare l’acronimo inglese di “Vertical-axis wind turbines” offrono sulla carta diversi vantaggi rispetto ai classici aerogeneratori ad asse orizzontale. Ruotando attorno ad un asse ortogonale al flusso in entrata, il loro lavoro risulta indipendente dalla direzione del vento, permettendogli di funzionare bene anche nei flussi d’aria urbani. Inoltre offrono un design più compatto e operano a frequenze di rotazione più basse, il che riduce significativamente il rumore e il rischio di collisione con uccelli e altri animali volanti. E ancora: le parti meccaniche della trasmissione possono essere posizionate vicino al suolo, facilitando la manutenzione e riducendo i carichi strutturali.

Perché allora non sono la scelta dominante sul mercato eolico? Come spiega lo stesso Le Fouest, si tratta di un problema ingegneristico: le VAWT funzionano bene solo con un flusso d’aria moderato e continuo. “Una forte raffica aumenta l’angolo tra il flusso d’aria e la pala, formando un vortice in un fenomeno chiamato stallo dinamico. Questi vortici creano carichi strutturali transitori che le pale non possono sopportare“, scrive Celia Luterbacher sul sito dell’EPFL.

Energia eolica e algoritmi genetici

Per aumentare la resistenza, i ricercatori hanno cercato di individuare profili di inclinazione ottimali.  Il lavoro è iniziato montando dei sensori, direttamente su una turbina in scala ridotta, a sua volta accoppiata ad un ottimizzatore funzionante con algoritmi genetici di apprendimento. Di cosa si tratta? Di una particolare tipologia di algoritmi euristici basati sul principio della selezione naturale.

Quindi muovendo la pala avanti e indietro con angoli, velocità e ampiezze diverse, hanno generato una serie di profili di inclinazione. “Come in un processo evolutivo, l’algoritmo ha selezionato i profili più efficienti e robusti e ha ricombinato i loro tratti per generare una ‘progenie’ nuova e migliorata”. Questo approccio ha permesso a Le Fouest e Mulleners non solo di identificare due serie di profili di passo che contribuiscono a migliorare significativamente l’efficienza e la robustezza della macchina, ma anche di trasformare la più grande debolezza delle turbine eoliche ad asse verticale in un punto di forza. I risultati sono riportati su un articolo recentemente pubblicato sulla rivista Nature Communications.

leggi anche Il primo parco eolico galleggiante d’Italia ottiene l’autorizzazione

Rinnovabili •
About Author / Stefania Del Bianco

Giornalista scientifica. Da sempre appassionata di hi-tech e innovazione energetica, ha iniziato a collaborare alla testata fin dalle prime fasi progettuali, profilando le aziende di settore. Nel 2008 è entrata a far parte del team di redattori e nel 2011 è diventata coordinatrice di redazione. Negli anni ha curato anche la comunicazione e l'ufficio stampa di Rinnovabili.it. Oggi è Caporedattrice del quotidiano e, tra le altre cose, si occupa quotidianamente delle novità sulle rinnovabili, delle politiche energetiche e delle tematiche legate a tecnologie e mercato.