Il sole non segue orari fissi. A mezzogiorno splende con forza, poi arriva una nuvola, poi torna a farsi vedere, poi cala di intensità. Per un impianto fotovoltaico è la normalità. Ma per un dispositivo che deve convertire quella luce in combustibile, questa variabilità rappresenta un ostacolo tecnico non da poco.
Un team di ricerca dell’Università Metropolitana di Osaka ha tentato di superare proprio questo limite ideando un sistema di fotosintesi artificiale privo di batterie. Nel concreto, l’apparecchio sfrutta luce solare, acqua e anidride carbonica per generare acido formico, un composto liquido in grado di immagazzinare energia chimica.
Può sembrare una sperimentazione lontana dalla vita di tutti i giorni, e in effetti lo è ancora. Tuttavia il progresso tecnico ha il suo peso: il dispositivo si adatta automaticamente alle variazioni di luce, senza bisogno di accumulatori o di centraline elettroniche esterne che mantengano l’equilibrio del sistema.
Una foglia artificiale, raccontata in modo semplice
La fotosintesi artificiale tenta di riprodurre, a modo proprio, ciò che avviene naturalmente nelle piante. I vegetali catturano luce, acqua e CO₂ per produrre l’energia necessaria alla loro sopravvivenza. Qui però la logica cambia direzione, diventa più industriale: utilizzare gli stessi elementi base per ottenere un combustibile ricavato dal sole.
Nello studio condotto in Giappone, il risultato finale è proprio l’acido formico. Il termine può risultare poco conosciuto ai più, ma il principio è piuttosto semplice da cogliere: anziché sfruttare il sole solo quando è presente, lo si converte in una sostanza capace di trattenere energia. Una sorta di contenitore chimico, con tutte le precauzioni e i limiti che questo comporta.
Il cuore del sistema è un elettrolizzatore, il componente che riceve elettricità dalle celle fotovoltaiche e la impiega per innescare la reazione chimica: acqua e CO₂ vengono immesse nel processo e ne esce acido formico. La difficoltà principale, come spesso accade con l’energia solare, riguarda la costanza. La luce muta continuamente e il dispositivo deve adeguarsi senza sacrificare troppa efficienza.
Il componente capace di autoregolarsi
Nei sistemi convenzionali si utilizza di frequente un meccanismo noto come Maximum Power Point Tracking (MPPT). Il nome tecnico può scoraggiare, ma spieghiamolo in parole semplici: si tratta di un regolatore che consente al pannello solare di operare nelle condizioni ottimali, modificando tensione e corrente man mano che la luce cambia.
Il sistema funziona, ma comporta l’aggiunta di ulteriori componenti: dispositivi elettronici, convertitori, spesso anche batterie o meccanismi di stabilizzazione. Più elementi significano maggiori costi, complessità superiore e manutenzione più impegnativa.
Gli studiosi guidati da Yasuo Matsubara e Yutaka Amao hanno optato per una via alternativa. Hanno integrato nell’elettrolizzatore un elettrolita solido dotato di una caratteristica preziosa: quando la temperatura sale, la conduzione della corrente migliora. Così, quando l’irraggiamento solare aumenta e il dispositivo si scalda, la resistenza interna cala e l’elettricità fluisce con maggiore facilità.
In termini ancora più diretti: il sistema percepisce il cambiamento di luminosità attraverso la temperatura e modifica il proprio funzionamento di conseguenza. Niente batteria di supporto. Nessuna centralina esterna che debba intervenire costantemente per correggere il processo.
Nello studio pubblicato su EES Solar, questo meccanismo viene chiamato chemical MPPT, ovvero un inseguimento del punto di massima potenza che si basa sulle proprietà chimico-fisiche del sistema stesso, anziché su componenti elettronici esterni.
Risultati confermati anche fuori dal laboratorio
L’aspetto più interessante riguarda le prove condotte all’aperto. Il prototipo è stato testato sotto la luce solare reale e ha continuato a generare acido formico a partire da acqua e CO₂ anche quando l’intensità luminosa variava. Questo particolare è rilevante perché il sole rappresentato nei grafici teorici è regolare, mentre quello reale lo è molto meno.
I dati raccolti, tuttavia, vanno interpretati senza eccessivo entusiasmo. La ricerca riporta uno sfruttamento dell’energia fotovoltaica pari all’85% e un’efficienza esterna nella conversione sole-acido formico del 2%, con una produzione giornaliera di 0,1 kg di acido formico. Si tratta di numeri promettenti per un prototipo, ma ancora distanti da un sistema domestico pronto per essere installato in balcone.
Il dispositivo era già stato presentato durante l’Expo 2025 di Osaka-Kansai, all’interno del padiglione congiunto tra Iida Group e Università Metropolitana di Osaka, dove l’acido formico prodotto ha alimentato un piccolo plastico dimostrativo. Un esempio su scala ridotta, quasi una vetrina scientifica, ma utile a chiarire il concetto: la luce solare viene trasformata in una sostanza in grado di restituire energia successivamente.
A cosa può servire questa tecnologia
L’energia solare presenta un vantaggio notevole insieme a un limite persistente. Genera elettricità pulita quando c’è luce, ma poi serve conservarla. Le batterie rappresentano già oggi una soluzione importante, specialmente per abitazioni, reti elettriche e trasporti. Questa ricerca percorre invece una strada diversa: convertire direttamente parte dell’energia solare in combustibile chimico.
La differenza sostanziale sta proprio qui. Un sistema più snello, con un numero ridotto di componenti elettronici esterni, potrebbe risultare più economico e più semplice da gestire. Il condizionale rimane d’obbligo, poiché tra un prototipo sperimentale e una tecnologia realmente diffusa ci sono molteplici verifiche da superare: durata dei materiali, sicurezza, costi di produzione, rendimento su scala estesa, manutenzione e integrazione con le infrastrutture esistenti.
Va considerato anche un aspetto particolare: la ricerca è collegata a Iida Group Holdings e nello studio si fa riferimento a una domanda di brevetto giapponese relativa al sistema. Nulla di insolito per una tecnologia con possibili sbocchi industriali, purché si interpreti il risultato per quello che effettivamente rappresenta: un progresso tecnico interessante, ancora collocato all’interno del percorso di ricerca.
La fotosintesi artificiale senza accumulatori continua a essere una delle direzioni più suggestive per ripensare l’utilizzo della luce solare. In questo caso l’innovazione risiede nella semplicità: meno componenti elettronici, meno dispositivi di supporto esterni, un elettrolizzatore che sfrutta il proprio riscaldamento per funzionare meglio. Per adesso non è in grado di alimentare un’abitazione. Ma mantiene viva un’idea promettente. Ed è già sufficiente per osservarla con interesse e attenzione.
Fonte: EES Solar – Osaka Metropolitan University