CERVELLI ITALIANI ELABORANO ” FOGLIA ARTIFICIALE”.

FRA VENT’ANNI “FOTOSINTESI ARTIFICIALE” E IDROGENO  A COSTI MOLTO BASSI.

FOG05

Dalla genialità di alcuni cervelli italiani si è aperto uno spiraglio nuovo per creare l’alternativa ai combustibili fossili approfondendo lo studio sulla fotosintesi clorofilliana, potendo costruire “foglie artificiali” che attraverso i raggi solari possano fornirci energia pulita, abbondante e infinita.

da: ADkronos e da Filippo Mariani

Nonostante alcuni dettagli del funzionamento di questo complesso processo biologico siano ormai stati rivelati, l’esatto meccanismo di tale processo è tuttora avvolto nel mistero. Un grosso aiuto alla comprensione di questo intricato congegno è arrivato dal team di ricercatori italiani guidato da Leonardo Guidoni, il cui studio è stato pubblicato sulla rivista statunitense “Pnas”. Il gruppo ha rivelato come gli elettroni e i protoni, prodotti dalla reazione di elettrolisi dell’acqua innescata dalla luce solare, si muovano in maniera sequenziale e coordinata. Le simulazioni al calcolatore hanno mostrato come il movimento degli elettroni, di carica negativa, sia strettamente correlato a quello dei protoni, più pesanti e di carica positiva. In alcuni precisi istanti, entrambe le particelle si muovono in maniera coordinata, come se eseguissero un ballo di coppia. Lo studio, che ha connotazioni prettamente multidisciplinari tra fisica, chimica, e biologia, è stato condotto attraverso simulazioni di meccanica quantistica eseguite su supercalcolatori europei.

’’Ricalcando il processo fotosintetico presente in natura – spiega Guidoni – sono stati sviluppati, in numerosi laboratori sperimentali americani ed europei, prototipi della cosiddetta foglia artificiale, ossia un dispositivo composto di materiali sostenibili in grado di produrre idrogeno dall’acqua utilizzando la luce solare. Nel prossimo ventennio, il successo delle ricerche in questo campo potrebbe dare una forte spinta verso l’economia a idrogeno, dove il combustibile, anziché essere ricavato da fonti fossili come oggi, verrà prodotto direttamente dal sole in maniera sostenibile, economica e distribuita su tutto il territorio’’.

I risultati della ricerca scientifica, condotta con Daniele Narzi e Daniele Bovi, sono stati presentati da Leonardo Guidoni nel congresso sul ‘’Confronto tra approcci teorici e sperimentali alla catalisi enzimatica per la produzione di energia’’, all’University College di Londra, determinando un grande interesse da parte degli studiosi e scienziati di ogni parte del mondo presenti.

Il progetto del quale è responsabile Leonardo Guidoni, riguarda lo sviluppo di metodi multiscala per la chimica computazionale e la loro applicazione allo studio di sistemi di interesse biofisico, chimico e biochimico. Utilizzando metodi di Meccanica Quantistica e l’utilizzo di supercalcolatori, sono studiate le complesse proteine che sono coinvolte nella fotosintesi delle piante. Le stesse tecniche computazionali sono anche applicate per studiare il funzionamento di materiali inorganici per la fotosintesi artificiale: le cosiddette ‘’foglie artificiali’’. Il progetto ha come istituzione ospitante la Sapienza Università di Roma e come istituzione partner L’Università degli Studi de L’Aquila.

 L’Idea di foglia artificiale che producesse idrogeno non è comunque nuova, nel 2007 il prof. Daniel Nocera presso il MIT (Massachusetts Istitute Technology di Boston) iniziò a lavorare su questo progetto, giungendo alla fine a produrre il prototipo nella foto. Tuttavia  questa”foglia artificiale” può reindirizzare solo il 2,5 per cento dell’energia della luce solare nella produzione di idrogeno; Il progetto del team di Leonardo Guidoni, partendo da altre intuizioni può invece utilizzare oltre il 10% dell’energia solare per produrre idrogeno.

La  “foglia artificiale” di Daniel Nocera è costituita da un foglio sottile di silicio semiconduttore legato da un lato a uno strato di un catalizzatore a base di cobalto – scoperto da Nocera e i suoi co-autori nel 2008 – che rilascia l’ossigeno. L’altro lato è rivestito da uno strato di nichel-molibdeno – lega di zinco che libera idrogeno. Il nuovo dispositivo non è ancora pronto per la produzione commerciale dal momento che i correlati sistemi di raccolta e stoccaggio dei gas devono ancora essere sviluppati. Allo stato attuale, la variante dotata di fili per collegare i catalizzatori alla cella solare, ha raggiunto il 4,7 per cento di efficienza. Un’altra linea di ricerca sta invece esplorando l’utilizzo di materiali fotovoltaici diversi dal silicio, come l’ossido di ferro, come un’opzione per ridurre ulteriormente i costi di produzione. “C’è ancora molto lavoro da fare, – conclude Nocera – ma si tratta di un passo avanti. Stiamo andando nella giusta direzione”.

Sta di fatto che, comunque, si è presa la strada giusta per dire basta ai combustibili fossili che continuano a devastare il pianeta e a modificare il clima del nostro pianeta.