Un nuovo prototipo in grado di trasformare l’energia del sole in combustibile idrogeno potrebbe portare a un valido sistema per commercializzare la fotosintesi artificiale.
di Mike Orcutt
Un combustibile prodotto economicamente attraverso la fotosintesi artificiale potrebbe diventare la fonte di energia rinnovabile per eccellenza. Un gruppo di ricercatori della Caltech sostiene di aver realizzato il primo prototipo di foglia artificiale efficiente e sicuro. Nel futuro prossimo, questo dispositivo che utilizza luce ed acqua per produrre combustibile idrogeno potrebbe portare a una valida versione commerciale.
Il dispositivo utilizza l’energia del sole per separare l’acqua e produrre idrogeno da utilizzare come combustibile o per accumulare energia solare. Un materiale fotovoltaico cattura fotoni e genera elettroni, che vengono trasferiti in un catalizzatore chimico per separare l’acqua. Nate Lewis, un professore di chimica della Caltech, ha guidato questa nuova ricerca.
Per diventare una tecnologia commercializzabile, il sistema, che si ispira alla fotosintesi delle piante, deve essere efficiente, stabile, economico e sicuro, spiega Lewis. Alcune precedenti dimostrazioni di tecnologie per foglie artificiali hanno raggiunto impressionanti livelli di efficienza senza però rimanere stabili. “Non c’è niente che possa essere paragonato al nostro lavoro in termini di efficienza, stabilità e sicurezza congiunte”, dice.
Diversi gruppi di ricerca stanno perseguendo lo sviluppo di foglie artificiali con approcci differenti. Il premio è una tecnologia migliore rispetto alla tradizionale energia solare perché il suo prodotto, invece di una fonte intermittente di elettricità, è un combustibile facilmente accumulabile. La riproduzione artificiale della fotosintesi è però una sfida complessa che richiede il corretto funzionamento fra materiali e catalizzatori differenti.
La chiave della stabilità raggiunta dal team della Caltech sta nel biossido di titanio, una sostanza chimica che i ricercatori utilizzano per proteggere i materiali fotovoltaici dalla corrosione che si scatena a seguito della reazione chimica che produce ossigeno. I ricercatori l’hanno applicato come una sottile pellicola ricorrendo a un processo diffuso nell’industria dei semiconduttori. Fondamentale la compatibilità del materiale con una membrana sviluppata per impedire che idrogeno e ossigeno si mischino con conseguenze esplosive. Il materiale è anche compatibile con catalizzatori economici comunemente utilizzati e composti da materiali abbondanti, spiega Lewis.
Il sistema appena dimostrato rappresenta i risultati di un progetto sviluppato per cinque anni dal Joint Center for Artificial Photosynthesis, che nel 2010 aveva ricevuto $122 milioni dal governo federale e che presto dovrà avviare una nuova campagna per la raccolta di fondi. L’obiettivo del progetto era dimostrare la produzione diretta di combustibile dal sole con una efficienza 10 volte superiore a quella delle piante.
La tecnologia dovrà scendere ancora di prezzo per riuscire a competere con altre fonti di combustibile. Nel complesso, Lewis immagina un sistema da “srotolare su grandi superfici come fosse un pezzo di plastica”. La cosa importante adesso, dice, è che la fattibilità di un simile processo sia stata dimostrata. “Lavoreremo ai costi non appena riusciremo a camminare invece di strisciare”.
(MO)
