Scarabeo del deserto: un aiuto per il pianeta in via di essiccazione

Università Nicola Copernico di Torun

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Credito: NCU/Anna Jaszczuk

Il numero di scienziati il ​​cui lavoro si ispira al comportamento naturale è in costante aumento. Il fiore di loto, con la sua capacità di autopulirsi, è comunemente descritto in letteratura e può essere il miglior esempio di questa tendenza. I ricercatori hanno iniziato a chiedersi perché il fiore si comporta in questo modo e hanno deciso di studiarne la struttura utilizzando i microscopi. Quindi hanno potuto trarre la conclusione che la struttura è altamente idrofobica, cioè mantiene gocce d'acqua sulla superficie. L'acqua poi raccoglie le particelle di polvere e, scorrendo verso il basso, le rimuove scorrendo verso il basso. Ciò significa che le forze di adesione, responsabili dell'accumulo di acqua sul fiore, sono deboli, ma allo stesso tempo lo sporco si attacca facilmente alle goccioline, il che si traduce in un'autopulizia. Grazie all'osservazione sono state sviluppate superfici autopulenti come superfici verniciate, tegole o tessuti.

I petali di rosa, tuttavia, mostrano una struttura diversa. Una goccia d'acqua, cadendo su un petalo la cui superficie è idrofoba, aderisce e non scorre verso il basso. L'effetto petalo è legato allo sviluppo di una superficie idrofobica caratterizzata da elevata adesione.

Le rane in grado di camminare sui soffitti costituiscono un altro caso interessante. Qui sorge la domanda: perché non cadrà dal soffitto la cui superficie è ruvida? Gli scienziati hanno deciso di esaminare la struttura della punta della rana e di riprodurla. Ora una soluzione simile viene applicata alle buste autoadesive. La colla è protetta da una fascetta di carta che può essere staccata con facilità. Tuttavia, quando la colla entra in contatto con un altro tipo di carta e la busta è chiusa, non verrà aperta senza tagliarla.

La natura ha creato sistemi ancora più complessi. Per esemplificarlo, la struttura dell'armatura dello scarabeo del deserto rivela un duplice carattere in quanto è sia idrofila che idrofobica, e quindi ci sono aree che assorbono e respingono l'acqua dalla superficie. A causa di questo fenomeno, gli scarabei sopravvivono in un ambiente così ostile come il deserto; nulla si attacca alla loro armatura, in particolare la sabbia bagnata, e l'acqua viene raccolta sulle aree idrofobiche che consente loro di bere ed esistere.

- Mentre guardavo un canale, ho visto un programma in cui veniva presentato uno scarafaggio in piedi sulle zampe che catturava la rugiada mattutina. L'insetto prende l'acqua dalla nebbia, dice il dottor hab. Joanna Kujawa Prof.ssa NCU della Facoltà di Chimica. - Poiché le restanti parti della superficie dell'armatura sono ricoperte di cera, l'acqua scorre verso il basso e lo scarafaggio è in grado di berla e sopravvivere in un clima così rigido.

I ricercatori hanno iniziato a chiedersi come trasferire la soluzione dalla natura al laboratorio perché tale fenomeno viene utilizzato nel processo di distillazione a membrana. - In questo caso gli enzimi vengono assorbiti nella membrana tramite assorbimento, cioè tramite una certa adesione superficiale, e non tramite legame chimico - spiega il Prof. Dr hab. Wojciech Kujawski della Facoltà di Chimica, NCU. - Se si tratta di assorbimento fisico, può verificarsi facilmente un desorbimento, poiché le forze che agiscono sono deboli.

Si tratta di rinforzare le membrane che, grazie ai legami chimici, sono più durevoli. Le membrane si degradano nel tempo, ma avviene più lentamente rispetto a quelle sviluppate applicando un altro strato. L’uso del chitosano si è rivelato una buona soluzione poiché il materiale è abbondante e facilmente disponibile sulla Terra. La chitina, che può essere facilmente trasformata in chitosano, si trova naturalmente nei gusci, ad esempio nei gusci dei gamberetti. Ci sono un sacco di conchiglie di frutti di mare e non ho idea di cosa farne. Gli scienziati di Toru? affermare che la struttura dell'armatura dello scarabeo può essere imitata e che il chitosano immagazzinato può essere riutilizzato, il che è un atteggiamento complesso nei confronti dell'argomento. Anche questo è in linea con il trend zero rifiuti.

Grazie al chitosano l'acqua scorre ancora più facilmente e funziona così come la cera sull'armatura dello scarafaggio. I chimici hanno deciso di attaccare il chitosano nella regione idrofila.