Combustibile da acqua e idrogeno grazie all’energia solare: diciamo addio al petrolio…

Che i combustibili fossili non possano rappresentare il futuro energetico del nostro Pianeta è ormai risaputo. Il loro impatto ambientale è devastante, così la scienza continua a ricercare alternative accessibili e più efficienti. Una novità interessante arriva dai ricercatori della Harvard University, che hanno messo a punto una foglia bionica, che simula la fotosintesi clorofilliana e consente di convertire l’energia solare in un combustibile liquido.

«Si tratta di un vero e proprio sistema di fotosintesi artificiale. Prima si usava la fotosintesi artificiale per scindere l’acqua, ma questo è un sistema completo dalla A alla Z: siamo andati ben oltre l’efficienza della fotosintesi in natura», spiega Daniel Nocera, professore della Harvard University e coautore della ricerca. I risultati dello studio, intitolato “Water splitting-biosynthetic system with CO2 reduction efficiencies exceeding photosynthesis”, sono stati pubblicati su Science.

Come ben saprete, la fotosintesi è un processo biochimico, svolto dai vegetali forniti di clorofilla, che grazie all’azione della luce solare permette di trasformare l’acqua e l’anidride carbonica in composti organici, fondamentali per la vita di piante e animali.

La foglia artificiale messa a punto dai ricercatori replica questo processo, poiché ricorre all’energia solare per scindere le molecole di acqua e i batteri che si nutrono di idrogeno, al fine di produrre un biocombustibile liquido. La differenza significativa sta nei risultati, considerando che questo dispositivo per convertire l’energia solare in biomassa presenta un’efficienza del 10%, ben superiore all’1% ottenibile in natura con le piante a più rapida crescita.

«Se ci pensiamo la fotosintesi è sorprendente: prende luce solare, acqua e aria e dà vita a un albero. Questo è quel che facciamo noi, seppur in modo più efficiente, perché trasformiamo tutta questa energia in un combustibile», spiega Nocera.

La foglia bionica rappresenta l’evoluzione di un lungo percorso di ricerca. Il primo dispositivo messo a punto, pur capace di utilizzare l’energia solare per produrre un alcol (isopropanolo), aveva infatti incontrato molti limiti nel catalizzatore impiegato per innescare la reazione.

Al fine di ottenere idrogeno nella prima fase del processo, i ricercatori erano ricorsi a una lega di nichel, molibdeno e zinco, che mostrava l’inconveniente di produrre specie reattive dell’ossigeno, dannose per i batteri a cui era deputata la seconda fase. Per evitare questo problema, il gruppo di ricerca era quindi costretto a far funzionare il sistema a voltaggi troppo alti, riducendo notevolmente l’efficienza del dispositivo.

Il nuovo sistema è riuscito a superare questa criticità grazie all’impiego di un catalizzatore in lega di cobalto-fosforo, che non produce specie reattive dell’ossigeno e consente quindi di abbassare il voltaggio, incrementando l’efficienza al 10%.

I vantaggi non finiscono qui, perché questi nuovi catalizzatori sono biologicamente compatibili al 100% e producono altri combustibili (i due alcol isobutanolo e isopentanolo), oltre a una plastica biodegradabile, frutto del lavoro dei batteri.

Mentre i ricercatori confidano sul fatto che l’efficienza della foglia bionica potrà essere ulteriormente aumentata, il dispositivo pare già pronto per essere testato in applicazioni commerciali, senza dimenticare la sua importanza in ambito umanitario. Secondo Nocera, la foglia bionica è un’importante scoperta che dimostra come si possono ottenere risultati migliori rispetto alla stessa fotosintesi. L’obiettivo è ora quello di diffonderla anche nei Paesi in via di sviluppo, uscendo dai consueti schemi di trasferimento tecnologico.

Dalla luce del sole arrivano quindi dei biocombustibili alternativi a quelli fossili, chiamato a tutelare l’ambiente e a migliorare la qualità di vita della popolazione più bisognosa.

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Ultimo aggiornamento il 14 Aprile 2022 da Rossella Vignoli