Energia muscolare artificiale

[Primo]

Esistono delle ricerche per riprodurre artificialmente l'energia muscolare?
Mi sembra che con poco consumo ci sia un ottimo risultato, basta osservare un animale, tipo il cavallo,
con la spesa necessaria per l'alimentazione di una giornata, la resa data in una giornata mi sembra molto vantaggiosa, confrontabile con l'energia ottenuta dalla benzina.

[omaccio]

l problema di questi tempi è trovare qualcuno che lavori per noi..magari gratis!!!
Prova a metterti su una ciclette, con attaccato un generatore e produci energia che poi trasformi in calore o che utilizzi per guardare la TV!!

[Primo]

Certamente non ho fatto un pensiero legato alla stanchezza psicologica anziche al risultato confrontato a tutto ciò che si introduce con la resa totale in uscita.
Il mio pensiero è stato su di un cavallo, ai tempi di qesto mezzo di prasporto merci, che con l'alimentazione di pochi euro di biada, è capace di trasportare un carro per tutta la giornata, come se fosse un camioncino, secondo me la resa va presa in considerazione.

[nll]

Se non è stata predisposta una batteria di cavalli a fare il lavoro di una centrale elettrica, non ti viene il sospetto che può esserci un motivo? La tecnologia non manca, quindi l'impedimento è altro, lascio a te d'arrivarci con l'intuizione.

[Primo]

L'impiego di una batteria di cavalli non sarebbe una energia muscolare artificiale.
Mi sembra che la mia domanda fosse preciasa: esite una ricerca sull'energia muscolare artificiale?
Non mi pare sia difficile da capire: o si, o no, o non so.

[Marcello.mc]

scusa.. ma tu intendi una ricerca che "ricostruisca" una macchina-muscolo ?? e che quindi funzioni sfruttando lo stesso tipo di trasformazioni energetiche del nostro corpo??

[Primo]

Marcello hai fatto centro, era così difficile?
Forse sono io che non so spiegarmi.
Io non ho conoscenza che sia mai stato fatto niente del genere, per questo vorrei sapere dai più dotti.

[nll]

La ricerca si muove spinta da due fattori: la curiosità circa i meccanismi che regolano la natura e la possibilità di risolvere delle problematiche.

Nel primo caso si parla di ricerca pura, nel secondo di ricerca applicata.

Dove si colloca la tua richiesta?

A domanda confusa, non puoi pretendere che ti si dia una risposta precisa.

L'energia muscolare non è detto che sia economica. Se presa solo per il movimento che ne deriva magari lo è, ma il muscolo naturale è cosa viva e quindi necessita per la gran parte di consumare energie per il solo fatto di mantenere vive le sue cellule. Il fatto che gli alimenti per gli animali costino poco, non significa che si spenda poco in termini energetici, ma soltanto che quella energia ha un costo basso.

Quale energia vuoi sfruttare, quella per fare funzionare il muscolo, che arriva dagli alimenti, o quella che il muscolo produce nel suo movimento, che è una minima parte di quella introdotta col cibo?

Capito questo, come pensi di sfruttare l'energia di un muscolo artificiale? E perché artificiale?

Hai pensato che forse un muscolo artificiale, se non è qualcosa di biologico, e quindi in un certo senso naturale, magari non è neppure un muscolo? La definizione di "muscolo artificiale", quindi, è un ossimoro.

Capisci allora che l'esempio che ti ho fatto prima, pur non rispecchiando il tuo intendimento, non era poi così sbagliato?

[Primo]

Mi sembra di sognare, o si sa che esiste una ricerca oppure non si sa.
Cosa vuol dire energia muscolare artificiale: produrre l'energia del tipo usato dai muscoli, per un movimento meccanico, non importa che sia rotativo o che assomigli al movimento muscolare.
Certamente se sarà economico si vedrà una volta sperimentato, secondo me le premesse ci sono, ma se nessuno ha fatto ricerca, non se ne parla neanche.
NB. molte delle domande che si pone l'uomo, la natura le ha risolte da tempo, è sufficiente imitarla.

[giuggiolo0107]

una volta c'erano dei mulini che giravano con asini..... monti un alternatore e sei a posto.... è quello che intendi??

[Marcello.mc]

ok... ora ho capito

tu intendi sfruttare l'energia che viene "fornita" al muscolo... purtroppo questa energia è una minima parte dell'energia introdotta con il cibo... pensa che un uomo normale ... ha un fabbisogno minimo di circa 1600 kCal (minimo = poco movimento)

volendo schematizzare una cellula come un sistema energetico :
- l'energia arriva alla cellula sotto forma di molecole complesse
- viene trasformata in ATP ( il "carrier" energetico cellulare)
- oppure immagazzinata sotto forma di molecole complesse

ogni processo ha un suo costo energetico e produce tante scorie ... e il processo energetico cellulare è complicatissimo e praticamente ad oggi impossibile da replicare non sarebbe sufficiente riprodurre il muscolo ma dovresti riprodurre tutto l'organismo, e ogni suo meccanismo di regolazione.

parlando di numeri (umani perchè si conoscono facilmente i dati):

fabbisogno basilare uomo medio : 1600 kcal al giorno
fabbisogno uomo attivo medio : 2800 kcal al giorno

ipotizziamo che la differenza sia solo energia usata per il movimento : 1200 kcal al giorno
e ipotizziamo di riuscire a sfruttare l'energia così creata con un rendimento del'80% , avremo una energia di 960 kcal utili.

ora ragionando .... nel sistema sono entrate 2800 kcal ... e ne abbiamo ottenute 960 ... il rendimento di un tale organismo sarebbe del 34 % , decisamente poco a mio vedere.
inoltre un tale organismo IDEALE , utilizza altre risorse... quali ossigeno, acqua e produce scorie.

se la pensi diversamente mi piacerebbe saperlo
ciao

[amir]

... inoltre un tale organismo IDEALE , utilizza altre risorse... quali ossigeno, acqua e produce scorie...

Questo muscolo artificiale se ci fosse secondo me sarebbe fighissimo.
Gli attuatori meccanici (elettrici, aria compressa, idraulici ecc.) consumano risorse e emettono scorie anche loro, se non sul posto nella centrale elettrica o quel che è; se invece di un pistone idraulico ci fosse un muscolo artificiale potrebbe avere un tubo che gli porta una soluzione nutritiva, e emetterebbe anidride carbonica e scorie azotate, preciso a come fanno gli animali che le loro scorie alimentano le piante le quali a loro volta alimentano gli animali....
Potrebbe essere un muscolo tipo di animale a sangue freddo che come metabolismo basale può essere molto basso, basta lasciarlo raffreddare quando non è in funzione (in attività).
E a fine carriera ... ragù, bollito, e polpette (come si faceva con le vacche da lavoro), bistecche no perché vengono troppo dure.

http://daily.wired.it/news/carne-artificiale-in-olanda-ci-siamo-quasi.html

amir

[nll]

amir, dimentichi che qualunque organismo animale è un complesso di organi, ciascuno con una propria funzione. Se crei il muscolo artificiale (con i rendimenti che ti ha illustrato Marcello.mc, che a mio giudizio sono persino ottimistici), devi creargli anche tutto il resto. Il bilancio energetico e l'impatto ambientale va fatto considerando tutto e quindi anche l'energia spesa per creare il muscolo, non solo per il suo funzionamento.

Un organismo vivo, quindi attaccabile da altri organismi vivi, necessita di strumentazione particolarmente trattata (pulita e sterilizzata), senza contare che anche la sua lavorazione richiede materiali e cure eccezionali. Detto in soldoni: costa, in denaro e impatto ambientale.

E alla fine hai qualcosa, il muscolo, che probabilmente ti servirà solo come protesi per una persona che ne abbia bisogno, non certo per collegarlo a un alternatore e produrre energia elettrica.

Comunque, rispondendo all'affermazione di Primo "o si sa che esiste una ricerca oppure non si sa", se ti riferisci alla ricerca medica/biomedica/bioingegneristica, ti dico che esiste e puoi facilmente accertartene sia qui sul web, sia in una qualsiasi libreria universitaria nei pressi delle cliniche universitarie. Sospetto che però tu intendessi altra cosa, che la produzione di tessuti biologici destinati ai trapianti.

La produzione d'energia non avviene, quindi nei muscoli, semmai è nei muscoli che viene consumata per svolgere un lavoro.

[Primo]

giuggiolo, non sarebbe energia artificiale.

Marcello, [ ogni processo ha un suo costo energetico e produce tante scorie] così come lo anno i combustibili, l'energia elettrica, quella atomica, con scorie più o meno recuperabili.

[e il processo energetico cellulare è complicatissimo e praticamente ad oggi impossibile da replicare], questo è il punto dolente se sia o no tecnicamente possibile la riproduzione attraverso una macchina apposita.


[fabbisogno basilare uomo medio : 1600 kcal al giorno] supponiamo che una macchina possa produrre questo tipo di energia, il consumo di un motore azionato con questa energia, avrebbe la resa di 1600 kcal quanto la spesa a parte gli attriti.

Spero di essre stato chiaro.
Ciao

amir, [Potrebbe essere un muscolo tipo di animale a sangue freddo],
potrebbe essere un motore meccanico che usa questo tipo di energia.

nll, [Un organismo vivo, quindi attaccabile da altri organismi vivi, necessita di strumentazione particolarmente trattata]
non intendo creare nessun organismo vivente, ma produrre con una macchina la stessa energia usata dagli essere viventi, ed usarla con un motore meccanico che abbia lo stesso principio del muscolo vivente.

[Marcello.mc]

Questo muscolo artificiale se ci fosse secondo me sarebbe fighissimo.
Gli attuatori meccanici (elettrici, aria compressa, idraulici ecc.) consumano risorse e emettono scorie anche loro, se non sul posto nella centrale elettrica o quel che è; se invece di un pistone idraulico ci fosse un muscolo artificiale potrebbe avere un tubo che gli porta una soluzione nutritiva, e emetterebbe anidride carbonica e scorie azotate, preciso a come fanno gli animali che le loro scorie alimentano le piante le quali a loro volta alimentano gli animali....

secondo me non sarebbe molto "figo" ... gli attuatori li puoi controllare "in forza" o in "posizione" .... il muscolo umano è un pessimo attuatore, in quanto se è richiesta precisione nella posizione può esercitare forze minime ... e viceversa se è richiesta una forza elevata non si ha praticamente nessun controllo sulla posizione, studio ing. aeronautica e il problema del controllo del pilota durante il volo è esattamente derivato da questa situazione.

come dice nll ... sarebbe necessario un organismo completo non solo il muscolo ... perchè l'energia va fornita al muscolo, ma serve anche ossigeno acqua, enzimi, acidi etc. ... e devono essere asportati i rifiuti , che non sono composti "solo" da scorie azotate... ma anche numerosi acidi, CO2, H2O, e residui vari con carica batterica elevata.

(a tal proposito confermo che i miei "risultati" sono MOLTO ottimistici , e come ha fatto notare nll , il muscolo è al più un utilizzatore di energia)

[Marcello.mc]

[e il processo energetico cellulare è complicatissimo e praticamente ad oggi impossibile da replicare], questo è il punto dolente se sia o no tecnicamente possibile la riproduzione attraverso una macchina apposita.

si ma pensavo di essere stato chiaro anche io....

la "macchina" che può funzionare come una cellula.... è la cellula.

[fabbisogno basilare uomo medio : 1600 kcal al giorno] supponiamo che una macchina possa produrre questo tipo di energia, il consumo di un motore azionato con questa energia, avrebbe la resa di 1600 kcal quanto la spesa a parte gli attriti.

Spero di essre stato chiaro.
Ciao

scusa il sarcasmo... ma allora... supponiamo che una macchina possa usare tutta l'energia di un kg di petrolio.

no sinceramente non capisco cosa significhi supporre che una macchina abbia una resa del 100 % a priori, non mi sembra così difficile capire che il nostro metabolismo richiede energia.

e nemmeno capire che al nostro organismo per produrre 1000 kcal di energia sensibile (movimento) ne sono necessarie ALMENO 2800 kcal.... vedila così... per produrre 1000 kcal di "energia" muscolare il nostro organismo ingurgita 2800 kcal, che vengono TRASFORMATE per via chimica e meccanica

non puoi supporre che una macchina ti renda disponibili 1000kcal partendo da 1000kcal

per rendere l'idea... sarebbe come misurare l'energia dell'acqua in uscita da una caldaia ... e non considerare invece l'energia dei kg di legna che abbiamo buttato in caldaia, oppure considerare solo l'energia elettrica che esce dalla turbina di una centrale termoelettrica, senza considerare quanto gas naturale hai bruciato per ottenerla

[Primo]

Marcello, se io ho 1600 kcal già prodotte, certamente hanno avuto un costo, come tutti i prodotti energetici, ma non c'è un altro costo per la trasformazione in lavoro, a parte gli attriti.

[nll]

No, Primo, se costruisci una macchina non puoi prescindere da quel che ti costa sia la costruzione, sia il suo mantenimento operativo. Questo discorso vale con tutto, anche col muscolo artificiale.

Poi capisco anche poco il tuo discorso quando vedi il muscolo esclusivamente come produttore d'energia: NON PRODUCE NULLA per il solo fatto d'essere, ma consuma e basta!

Quindi rendimento = 0

è chiaro?

Poi, e solo poi, puoi iniziare a usarlo e quindi a innalzarne il rendimento fino al limite che ti è stato già illustrato in termini, credimi, molto ottimistici.

[endymion70]

Beh produce lavoro meccanico.
L'energia che viene impiegata dal muscolo è legata alla sintesi degli zuccheri, ecc. ecc...
Non è necessario ricostruire un intero organismo umano per passargli il carburante "compatibile", ma di sicuro facile non è.

[nll]

Non produce neppure lavoro meccanico, se non c'è chi comanda al muscolo di contrarsi, non basta alimentare le cellule.

[endymion70]

Produce lavoro meccanico come qualunque macchina. Il comando è l'impulso nervoso, ma l'energia proviene dal combustibile (gli zuccheri).
Il comando però può avvenire tramite stimolazioni elettriche (lo si fa facilmente).

[Marcello.mc]

alimentare una cellula significa fornirgli acqua, energia " semplice" , sali minerali , potassio, sodio, ossigeno....

quindi necessiti almeno delle seguenti cose : una pompa (cuore) , capillari, ossigenatore/depuratore (cO2) polmone, depuratore dagli acidi vari (rene) ..... tralasciando tutte le varie ghiandole che servono per la secrezione di enzimi\ormoni che regolano OGNI FUNZIONE cellulare... e tutto ciò non è "optionals" ...

sarebbe come dire che un attuatore idraulico ha il 100 % di rendimento perchè tutta l'energia dell'olio in ingresso è usata per provocare il movimento ( senza considerare la pompa, il filtro, il serbatoio, la centralina di comando e l'energia elettrica necessaria)

e oltrettutto .. comandare un muscolo non significa fornire un impulso elettrico, quello si chiama provocarne la contrazione... cosa nettamente diversa dal poterne controllare forza e posizione ( ripeto ancora che il muscolo umano è un pessimo attuatore) (vorrei anche sapere come mai affermi che "lo si fa facilmente")

vorrei in ogni caso far notare che anche se è vero che potrebbe produrre energia meccanica... non si possono fare i ragionamenti usando come concetto di "combustibile" gli ATP nelle cellule... è fondamentalmente sbagliato.
Come non si può ragionare su una parte di un sistema senza considerarne tutte le componenti necessarie.

[BrightingEyes]

Faccio solo una breve (spero ) spiegazione molto succinta e un pò "volgarizzata" della fisiologia del movimento muscolare. Almeno per quanto ricordo...
Semplificando al massimo il nucleo fondamentale del muscolo è formato da due proteine (actina e miosina). Dietro comando nervoso le fibre vengono irrorate di un mediatore chimico (acetilcolina) e dal vero, immenso, tesoro del corpo umano che è l'ATP (adenosintrifosfato) molecola "magica" in grado di accumulare quantità enormi di energia e cederle a comando (tramite fosforilazione e liberazione di uno ione fosfato). Questa energia viene usata (con altre reazioni, non chiedetemi quali!) da actina e miosina che così si "appiccicano" contraendosi.
La reazione è fortemente esotermica (il muscolo si scalda) e produce varie scorie fra cui l'acido lattico.
Il "muscolo artificiale" sarebbe ottimo, ma il problema è costruirlo! Non credo sia banale disporre le catene proteiche alla giusta distanza e sopratutto non è facile conservare il sistema funzionante!
Molto più intrigante (a mio modesto parere) sarebbe anche solo riuscire a ricreare artificialmente il sistema di acquisizione, accumulo e rilascio dell'energia attraverso la catena biochimica fondata sull'ATP, che ha rendimenti elevatissimi!
Insomma più che il "muscolo artificiale" (di cui comunque non ho alcuna notizia) credo sarebbe molto più utile la "batteria biochimica". :-)