Le Celle a Combustibile Microbiche, ovvero come si può fornire l’Energia all’Africa Rurale

Il principio delle celle a combustibili microbiche

Le MFC si basano sui processi metabolici naturali dei microrganismi che agiscono come biocatalizzatori per convertire in elettricità i materiali organici di scarto provenienti da aziende agricole, rifiuti alimentari o acque reflue. In termini più scientifici, sono “bioreattori che convertono l’energia dei legami chimici dei composti organici in energia elettrica attraverso l’attività catalitica dei microrganismi in condizioni anaerobiche”.

Gli MFC sono una soluzione potenzialmente promettente per le crisi composte – in particolare la sicurezza energetica, il riscaldamento globale e la gestione delle acque reflue – soprattutto in contesti rurali, in quanto possono fornire un modo economico, su piccola scala e sostenibile per generare energia. Inoltre, sono più pulite ed efficienti di altre applicazioni della biomassa, poiché non prevedono la combustione della biomassa (con conseguenti emissioni di anidride carbonica), ma ricavano energia direttamente da essa.

Esempio di MFC da https://www.nature.com/articles/s41598-024-74856-w

“I progressi compiuti negli ultimi due decenni hanno aumentato notevolmente la potenza e l’efficienza di conversione delle MFC”, spiega il Dipartimento di Ingegneria alimentare, agricola e biologica dell’Ohio State University. “Di conseguenza, le MFC sono ampiamente applicabili per il trattamento delle acque reflue, per l’alimentazione di dispositivi elettronici marini in luoghi remoti e come sensori biologici”.

In tutta l’Africa, i ricercatori stanno compiendo importanti progressi nella ricerca e nello sviluppo delle MFC. Tuttavia, secondo un recente rapporto di Nature Africa, ci sono ancora notevoli sfide per lo sviluppo, la diffusione e la scalabilità della tecnologia. Le MFC continuano a essere più costose per watt di energia rispetto ad altre energie rinnovabili come l’eolico e il solare, e la loro dipendenza da materiali economici e disponibili localmente – pur essendo per certi versi un vantaggio – rende la tecnologia difficile da scalare e standardizzare. Finché questi ostacoli non saranno superati, è più probabile che le MFC vengano utilizzate in applicazioni di nicchia e su piccola scala, come negli impianti di trattamento delle acque reflue, piuttosto che come soluzione per la produzione di energia su larga scala.

Inoltre, la mancanza di fondi, di competenze e di indicazioni chiare rappresenta una sfida per i gruppi di ricerca che si occupano di MFC in Africa. “La ricerca non è razionalizzata e non sono disponibili linee guida definite”, ha dichiarato a Nature Shankara Radhakrishnan, professore associato presso la Facoltà di Scienze Naturali e Agricole dell’Università di Pretoria. “Molti gruppi di ricerca sparsi in tutta l’Africa stanno lavorando sui sistemi bio-elettrochimici e possono svolgere un ruolo importante, soprattutto nelle aree rurali e remote. È necessario tracciare una chiara tabella di marcia e creare consapevolezza per motivare il lavoro in questo settore”, ha dichiarato.

Il problema della frammentazione della ricerca sulle MFC non riguarda solo l’Africa. Una recente revisione scientifica della ricerca sulle MFC ha rilevato che “i problemi di sostenibilità globale possono essere affrontati con successo dalle MFC solo se gli sforzi vengono raccolti, strutturati e indirizzati verso un obiettivo comune di applicazione pratica di queste tecnologie”.