Un nuovo sistema per produrre combustibile liquido da luce solare, acqua ed aria rappresenta un importante passo verso i combustibili solari.
di Richard Martin
La foglia artificiale potrebbe presto divenire realtà.
Daniel Nocera, professore di scienza dell’energia di Harvard e pioniere della fotosintesi artificiale, dice di aver sviluppato, assieme alla collega Pamela Silver, un sistema che completa il processo per ricavare combustibile liquido da luce solare, anidride carbonica ed acqua. E sarebbero riusciti a raggiungere un’efficienza del 10 percento utilizzando anidride carbonica pura – in altre parole, un decimo dell’energia solare viene catturato e convertito in combustibile. Si tratta di una prestazione ben superiore a quella della fotosintesi naturale, che converte appena l’un percento dell’energia del sole nei carboidrati utilizzati dalle piante, e potrebbe rappresentare una pietra miliare del distacco dai combustibili fossili. Il nuovo sistema è stato descritto in un nuovo paper pubblicato su Science.
“Bill Gates ha detto che, per risolvere i nostri problemi energetici, un giorno dovremo fare quello che fa la fotosintesi, e che un giorno potremmo raggiungere un’efficienza persino superiore a quella delle piante”, dice Nocera. “Quel giorno è arrivato”.
In natura, le piante utilizzano la luce solare per produrre carboidrati da anidride carbonica ed acqua. La fotosintesi artificiale mira a sfruttare gli stessi ingredienti per produrre combustibili liquidi ad alto rendimento. Il sistema sviluppato da Nocera e Silver utilizza un paio di catalizzatori per separare l’acqua in ossigeno e idrogeno, e trasferisce idrogeno e anidride carbonica verso dei batteri. Questi batteri, microorganismi bioingegnerizzati per possedere precise caratteristiche, convertono l’anidride carbonica e l’idrogeno in combustibile liquido.
Diverse società, incluse Joule Unlimited e LanzaTech, stanno adoprandosi per produrre biocombustibili partendo da anidride carbonica e idrogeno, ma utilizzano batteri che consumano monossido di carbonio o anidride carbonica al posto dell’idrogeno. A detta di Nocera, il suo sistema sarebbe in grado di operare a temperature inferiori, con un’efficienza maggiore e costi minori.
Il lavoro di Nocera è “alquanto sorprendente”, dice Peidong Yang dell’Università della California, Berkeley. Yang ha sviluppato un sistema simile ma con una efficienza inferiore. “Non ci sono paragoni con le prestazioni raggiunte dal sistema di Nocera”, a confronto con qualunque altro sistema di fotosintesi ufficialmente riportato, dice.
Il nuovo sistema può utilizzare anidride carbonica pura in forma gassosa, o anidride carbonica catturata dall’aria – per cui non comporterebbe alcuna emissione addizionale di gas serra nell’atmosfera. “Quella efficienza del 10%, l’abbiamo raggiunta utilizzando CO2 pura”, dice Nocera. Permettendo ai batteri di catturare anidride carbonica direttamente dall’aria, aggiunge, raggiungiamo un’efficienza compresa fra il 3-4 percento – un margine che supera comunque l’efficienza raggiunta dalla fotosintesi naturale. “Questo è il potere della biologia: questi bio organismi possiedono un naturale meccanismo di concentrazione della CO2”.
La ricerca di Nocera si distingue dal lavoro condotto presso il Joint Center for Artificial Photosynthesis, un programma finanziato dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti che, invece dei batteri, cerca di utilizzare catalizzatori inorganici per convertire idrogeno e anidride carbonica in combustibile liquido. Stando a Dick Co, che dirige il Solar Fuels Institute della Northwestern University, l’innovazione del nuovo sistema non sta esclusivamente nelle prestazioni superiori ma anche nel fatto che riesca a fondere due campi solitamente distinti: chimica inorganica (per separare l’acqua) e biologia (per convertire idrogeno e anidride carbonica in combustibile). È emozionante vedere chimici e biologi lavorare assieme per portare avanti questo campo”.
La commercializzazione della tecnologia richiederà ancora anni. Ad ogni modo, la prospettiva di trasformare la luce solare in combustibile liquido sembra improvvisamente più credibile e vicina.
(MO)
