Oristano 29 luglio 2021
Cari amici,
"Le spugne marine (Euplectella
aspergillum), note anche come Cestelli di Venere, sono degli organismi marini molto interessanti che vivono ancorati nei fondali oceanici e costruiscono
una sorta di scheletro in vetro usando silice, che, contrariamente a quanto ci
si possa attendere, risulta particolarmente resistente". Sono
le parole di Giacomo Falcucci dell’Università di Roma Tor Vergata, che di
recente ha coordinato un team che ha operato su questi organismi unitamente all’Istituto
Italiano di Tecnologia e all'Università della Tuscia.
Questo Team nello
svolgimento della ricerca ha scoperto che questi organismi potrebbero dare vita
e aprire le porte ad innumerevoli applicazioni nel campo della progettazione di
innovativi aerei, barche e anche grattacieli. Si, amici, dalla scoperta dei
segreti delle spugne di vetro si studiano incredibili applicazioni a dir poco
fantascientifiche, come ha riportato lo studio pubblicato sulla rivista Nature
dal gruppo di ricerca. Un gruppo di ricerca internazionale, guidato da Giacomo
Falcucci, dell’Università di Roma Tor Vergata, unitamente a Sauro Succi
dell’Istituto Italiano di Tecnologia (Iit) e Maurizio Porfiri della Tandon
School of Engineering della New York University.
Per la prima volta sono state
analizzate le caratteristiche idrodinamiche di questi organismi, grazie a
simulazioni fatte con uno dei più potenti supercomputer al mondo, il Marconi
100 del Cineca. Come ha commentato Giacomo Falcucci all’ANSA, “Finora molti
studi ne avevano studiato la resistenza, noi invece ne abbiamo analizzato per
la prima volta le caratteristiche idrodinamiche, ossia come facciano a
resistere alle correnti d’acqua”. Quello che è emerso dalla ricerca è stato
qualcosa di inatteso: grazie al sistema di fori e creste che ne caratterizzano lo
scheletro, i Cestelli di Venere riescono a ridurre la resistenza con l’acqua,
ossia riescono a farla scorrere limitandone di molto l’attrito e generano
all’interno del cestello un ricircolo più efficace per filtrare l’acqua e
facilitare lo scambio di gameti nei periodi della riproduzione.
“Caratteristiche davvero
molto interessanti - ha commentato Giacomo Falcucci - che, siamo
certi, potranno ora trovare applicazioni nella progettazione di nuovi materiali
e schemi in barche, aerei o grattacieli”. In pratica in tutte le strutture
che in un modo o nell’altro devono ridurre la loro resistenza a un fluido,
acqua o aria che sia. Per arrivare a queste conclusioni sono serviti anni di
studio necessari a sviluppare i codici per la simulazione software di queste
complesse strutture e mesi di lavoro per il potente supercomputer Marconi 100
del Cineca, capace di compiere quasi 32 milioni di miliardi di calcoli al
secondo.
Cari amici, queste spugne
marine, che oggi vengono raccolte ed essiccata solo a scopo decorativo e
ornamentale, in passato in alcune culture tradizionali dell'Asia venivano usate
come “dono da regalare ai novelli sposi” come simbolo di fedeltà coniugale; la
motivazione derivava da una curiosità: al suo interno spesso si installava una
coppia di gamberetti (Spongicola venusta), che vi entravano come larve
attraverso i pori, ma crescendo la coppia non riuscendo più ad uscire, trascorreva
in simbiosi al suo interno tutta la vita.
Tornando al recente,
interessantissimo studio, frutto della collaborazione tra eccellenti università
e centri di ricerca, questo si colloca alle frontiere della Fisica, della
Biologia e dell'Ingegneria. Il prof. Nathan Levialdi, Prorettore vicario e già
Direttore del Dipartimento di Ingegneria d'Impresa “Mario Lucertini”, dell’Università
di Roma Tor Vergata, ha così commentato: «La sfida del millennio per l'uomo
è riuscire a realizzare strutture in grado di auto-adattarsi velocemente alle
evoluzioni delle condizioni esterne, ottimizzando le risorse disponibili, anche
in un'ottica di sostenibilità ambientale. Lo studio delle proprietà costitutive
e adattative degli organismi viventi fornisce stimoli e indicazioni
fondamentali. Il punto di forza di questo studio sulle spugne di profondità è
il rigoroso approccio multidisciplinare, che ha permesso di ampliare le
prospettive di analisi e l'utilizzo di strumenti super performanti, fornendo un
impulso determinate all'evoluzione della ricerca e della progettazione
ingegneristica».
La struttura della
Euplectella aspergillum, riprodotta in Italia da Pierluigi Fanelli
dell'Università della Tuscia, ricorda un delicato vaso di vetro a forma di tubo
cilindrico a parete sottile con un grande atrio centrale, composto da spicole
silicee. Le spicole sono composte da tre raggi perpendicolari, che danno loro
una forma a sei punte. Le spicole microscopiche "tessono” insieme una
maglia molto fitta, che conferisce al corpo della spugna una rigidità non
riscontrata in altre specie di spugne e consente loro di sopravvivere a grandi
profondità nell’oceano.
Cari amici, la ricerca portata
avanti da questo team, che indaga il ruolo della geometria della spugna
relativamente alla sua risposta al fluido circostante, potrà avere notevoli
implicazioni per la progettazione ingegneristica del futuro: da nuove strutture
a bassa resistenza per la realizzazione di navi e fusoliere di aeroplani, fino
ad arrivare a innovativi grattacieli, più alti e più snelli di quelli attuali. «Ci
sarà meno resistenza aerodinamica sui grattacieli costruiti con un simile
reticolo di creste e fenestrature? La distribuzione delle forze applicate
risulterà ottimizzata? Rispondere a queste e ad altre domande è un obiettivo
chiave del nostro gruppo di ricerca», ha dichiarato Giacomo Falcucci.
Il futuro, in realtà,
potrà attingere sempre più dallo studio della natura, sempre più maestra di
vita!
A domani.
Mario
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