Energie rinnovabili: il progetto ‘Fotosintesi Artificiale Globale’

fotosintesi

La fotosintesi è il processo con cui le piante immagazzinano l’energia luminosa del Sole e la trasformano in altre forme di energia in modo da ottenere il proprio nutrimento. Questo processo può essere riprodotto artificialmente usando delle tecnologie chimiche avanzate, e consentire dunque lo sfruttamento di un’energia rinnovabile e pulita, come quella del Sole, contribuendo alla progressiva e auspicabile emancipazione dal petrolio, che in un futuro non troppo lontano terminerà. Questo il principio del progetto ‘Fotosintesi Artificiale Globale’ sul quale si stanno concentrando diversi studi basati sulle nanotecnologie.

Il processo fotosintetico in natura avviene ad opera dei cloroplasti, piccole componenti delle cellule vegetali, dove i fotoni, i componenti primi della luce, sono in grado di far avvenire la reazione tra l’anidride carbonica e il vapore acqueo contenuti nell’atmosfera, ottenendo la sintesi di glucosio, fondamentale fonte di energia, e rilasciando ossigeno. Il tutto avviene a ciclo continuo e consente il consumo dell’anidride carbonica, un noto inquinante, con emissione di ossigeno, ed è per questo che grosse estensioni di vegetazione come l’Amazzonia sono dei veri e propri polmoni per il nostro pianeta.

Poter ottenere questo processo a livello artificiale costituirebbe dunque un duplice vantaggio: da un lato consentirebbe l’utilizzo di energia pulita e rinnovabile e dall’altro la riduzione del contenuto di anidride carbonica nell’atmosfera. Ma bisogna trovare una molecola, o un sistema di molecole, in grado di fare quello che in natura fanno i cloroplasti, e con la stessa efficienza.

La difficoltà intrinseca nasce dal fatto che la fotosintesi artificiale dovrebbe comprendere una molecola, che funge da donatore, in grado rilasciare più elettroni per assorbimento di un solo fotone ed una molecola, che funge da ricevitore, in grado di accettare e immagazzinare tali elettroni, ma i sistemi esistenti possono donare e ricevere solo un elettrone alla volta.

Una possibile soluzione al problema arriva dalle nanotecnologie, che sfruttano sistemi delle dimensioni appena 10 volte quelle di un atomo per ottenere il trasporto e l’immagazzinamento di energia (oltre che per altre molteplici applicazioni, tra le quali quelle nel campo biomedico come la veicolazione dei farmaci).

Già nel 2008, infatti, un team di ricercatori cinese dell’Università di Qinhuangdao ha scoperto la possibilità che offrirebbero i nanotubi di carbonio di mimare il processo fotosintetico. Questi sistemi, costituiti esclusivamente da atomi di carbonio, pare siano in grado di accettare un elettrone per ogni gruppo di 32 atomi che li costituiscono, cosicché anche una piccola serie di nanotubi è in grado di accettare molti elettroni e potrebbe dunque costituire il sistema accettore, ha spiegato Zhang che ha guidato la ricerca. Come donatore il gruppo sta provando alcune ftalocianine, molecole in grado di rilasciare più di un elettrone per assorbimento di un fotone. Il sistema ha funzionato, almeno su piccola scala.

Sul progetto stanno confluendo molte ricerche, finanziate sia dal pubblico che dal privato, coinvolgendo obbiettivi di tipo finanziario e di proprietà intellettuali. È distribuito in molti laboratori di diverse nazioni invece che concentrato in grossi centri come l’European Organization for Nuclear Research (Cern), che pure ne fa parte. La ricerca attende pertanto di avere i primi risultati definitivi per poter dire che il petrolio è una realtà veramente in via di estinzione.

Roberta De Carolis

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