La Facoltà di Ingegneria della Libera Università di Bolzano, insieme ad altri dipartimenti e centri di ricerca internazionali, ha creato un sistema che assorbe più luce solare grazie alle nanoparticelle che potrà essere utilizzato per aumentare l’assorbimento di CO2 dall’atmosfera e per la produzione di energia rinnovabile.
Quando pensiamo alle tecnologie verdi, ci vengono subito in mente pannelli solari, edifici a basso consumo o veicoli elettrici. E se anche le piante potessero diventare una tecnologia verde?
Ci hanno pensato le ricercatrici e i ricercatori della Facoltà di Ingegneria della Libera Università di Bolzano che, in collaborazione con altri dipartimenti dell’ateneo e centri di ricerca internazionali, hanno creato la prima pianta completamente bioibrida.
Inserendo delle nanoparticelle direttamente nelle piante, l’équipe di ricerca è riuscita a renderle più efficienti nel catturare la luce solare, aumentando la loro crescita e aprendo la strada a numerose applicazioni, dalla cattura della CO₂ atmosferica alla produzione di bioenergia.
Ma che cos’è esattamente una pianta bioibrida? È un organismo vivente, in questo caso una pianta, che combina elementi biologici (la pianta vera e propria) con componenti tecnologici (come, ad esempio, materiali conduttivi). In pratica, si tratta di un ibrido tra natura e tecnologia, in cui le funzioni naturali della pianta (come la fotosintesi, la crescita o la sensibilità agli stimoli ambientali) vengono integrate o potenziate da elementi ingegnerizzati.
Nello studio unibz, in particolare, le ricercatrici e i ricercatori hanno utilizzato come elementi biologici delle piante di Arabidopsis thaliana, la pianta modello più utilizzata nell’ambito della ricerca vegetale, mentre la componente tecnologica è data da nanoparticelle di poli(3-esiltiofene) (P3HT). Il P3HT è un polimero organico, ovvero una lunga catena formata da tante piccole unità molecolari contenenti atomi di carbonio (da qui il termine “organico”) che si ripetono a formare una struttura simile a una collana di perline. Questo materiale è in grado di condurre la corrente elettrica ed è già studiato per la realizzazione di pannelli solari flessibili e per l’elettronica verde. La ridottissima dimensione delle nanoparticelle, circa 500 volte più piccola del diametro di un capello umano, le rende adatte a essere assorbite dalle radici della pianta e trasportate fino alle foglie.
Queste nanoparticelle sono biocompatibili: come dimostrato nello studio, infatti, possono essere assorbite dalle piante in modo naturale, senza causare scompensi nella crescita, e anzi ne migliorano le proprietà, favorendone la crescita e migliorandone la fotosintesi. Questo perché, una volta arrivate nelle foglie, le nanoparticelle di P3HT agiscono come minuscole antenne cattura-luce capaci di assorbire anche la luce verde. Poiché le piante utilizzano principalmente la luce rossa e blu, questo contribuisce a migliorare la loro capacità di catturare la luce. Questa energia in più aumenta la fotosintesi, favorendo un maggiore assorbimento della CO₂ dall’atmosfera da un lato e la crescita delle piante dall’altro. Lo studio dimostra infatti che le piante trattate con nanoparticelle di P3HT crescono molto di più rispetto ai controlli, sviluppando radici lunghe quasi il doppio e accumulando più biomassa.
«Questo studio rappresenta il primo esempio di pianta bioibrida generata inserendo nanoparticelle di P3HT direttamente nella pianta (in vivo): negli studi precedenti, infatti, solo una parte della pianta, come una foglia o le radici, veniva interfacciata con componenti artificiali – spiega Manuela Ciocca, ricercatrice in Fisica sperimentale di unibz e ideatrice dello studio – Questa tecnologia apre le porte a numerose applicazioni, che permettono di modificare le proprietà degli organismi vegetali senza alterarne il DNA e creare organismi dalle proprietà migliorate. Il campo di impiego è vastissimo, dall’agricoltura sostenibile alle energie rinnovabili: queste piante sono infatti in grado di catturare più CO₂, produrre più ossigeno e contribuire ai sistemi energetici verdi del futuro», racconta Ciocca.
Lo studio è stato realizzato dal Sensing Technologies Lab di unibz, guidato dalla professoressa Luisa Petti, in collaborazione con la Facoltà di Scienze agrarie, ambientali e alimentari, il Centro di Competenza per la Salute delle Piante e il gruppo di ricerca PRIME (Printable Materials for Sustainable Optoelectronics & Photonics) di unibz, insieme a Fondazione Bruno Kessler, Eurac Research, Ludwig-Maximilians-Universität di Monaco, l’Istituto dei Materiali per l’Elettronica e il Magnetismo (IMEM) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) ed Elettra Sincrotrone Trieste.
L’articolo, intitolato “Conjugated Polymer Nanoparticles Boosting Growth and Photosynthesis in Biohybrid plants” (Nanoparticelle di polimeri coniugati che potenziano la crescita e la fotosintesi nelle piante bioibride, ndr), è stato pubblicato come storia di copertina sulla rivista Materials Horizons del gruppo Royal Society of Chemistry, che lo ha anche selezionato per la collezione “Most Popular Articles 2025” della rivista (Articoli più popolari del 2025, ndr.).
fonte e foto di Manuela Ciocca: Unibz
