• Articolo , 12 settembre 2008
  • Energia solare e fotosintesi: siamo già nel futuro

  • E’ stato sviluppato dai ricercatori del MIT, Massachusetts Institute of Technology, il nuovo metodo di stoccaggio dell’energia solare che si ispira alla fotosintesi clorofilliana

È noto che uno dei maggiori limiti allo sviluppo delle energie rinnovabili è l’intermittenza. Un esempio per tutti: l’energia solare. Tra i limiti dello sfruttamento dell’energia che il sole ci fornisce c’è proprio la difficoltà nella sua “memorizzazione” al fine di utilizzarla quando il sole non splende. Superare tale limite potrebbe significare un vero sviluppo delle rinnovabili a livello mondiale. E a cercare una risposta a questo problema ci hanno pensato alcuni ricercatori del Massachusetts Institute of Technology che hanno basato il loro studio su un processo più che noto: la fotosintesi clorofilliana. Mediante la clorofilla, è possibile trasformare l’energia solare in una forma di energia chimica che viene utilizzata dalla pianta per la propria sussistenza. Un processo biologico, dunque, che “immagazzina” l’energia del sole. Partendo da questo concetto, il professor Daniel Nocera e il borsista Matthew Kanan, hanno sviluppato un processo che utilizza l’elettricità prodotta da una cella fotovoltaica, da una turbina eolica o da qualsiasi altra fonte di energia rinnovabile, per scindere l’acqua in idrogeno e ossigeno gassosi, poi ricombinati all’interno di una cella a combustibile per produrre energia elettrica anche di notte, senza emissioni di CO2. Il tutto a bassi costi e utilizzando materiali non tossici.
La vera scoperta è l’adozione di un nuovo catalizzatore che produce l’ossigeno dall’acqua, e un altro catalizzatore che produce idrogeno utilizzabile. Tale catalizzatore è composto da metallo di cobalto, fosfato e un elettrodo posti in acqua. Quando l’elettricità, prodotta ad esempio da un modulo fotovoltaico, scorre attraverso l’elettrodo, il cobalto e il fosfato formano un film sottile sull’elettrodo, e viene così prodotto il gas ossigeno. A questo punto attraverso la combinazione con un altro catalizzatore, come ad esempio il platino, che produce idrogeno dall’acqua, il sistema è in grado di duplicare la scissione delle molecole d’acqua che si verifica durante la fotosintesi. “L’utilizzo dell’energia solare è sempre stato limitato e lontano da essere una soluzione totale. – ha dichiarato Daniel Nocera, ricercatore del MIT e autore dello studio – Ora invece si può seriamente pensare ad un utilizzo dell’energia solare illimitato”. In precedenza, sono stati utilizzati altri catalizzatori per estrarre l’ossigeno dall’acqua, ma ognuno di questi presenta molteplici limiti. Alcuni sono costituiti da materiali preziosi, altri richiedono molta energia o funzionano solo in condizioni molto particolari, come ad esempio una forte acidità. Il cobalto di Nocera e Kanan, invece, costa poco, ce n’è in abbondanza e funziona in qualsiasi condizione. Inoltre, il catalizzatore si ricrea durante il processo, creando così una maggiore resistenza alle intense condizioni necessarie per la reazione. In effetti si è molto discusso sulla produzione dell’idrogeno, e anche noi attraverso il nostro quotidiano abbiamo dato notizia dei passi in avanti che la ricerca sta effettuando riguardo questo argomento. Tra gli studi che abbiamo menzionato c’è quello portato avanti da un team di ricercatori americani e australiani che è riuscito a mettere a punto un efficace catalizzatore per la foto-ossidazione, una delle reazioni costituenti il processo di rottura della molecola d’acqua. In questo caso è stato ricreato un catalizzatore contenente manganese. Non essendo il complesso solubile in acqua, gli scienziati hanno provveduto a rivestire uno degli elettrodi con una membrana sottile di Nafion, che stabilizza il catalizzatore permettendogli l’accesso alle molecole d’acqua. L’irradiazione con una luce sotto i 1,2 volt, assicurano i ricercatori, sarebbe abbastanza per ottenere un’elettrolisi efficiente. Il futuro dell’idrogeno è quindi nella fotolisi, come dimostra lo studio del professor Craig A. Grimes, docente di ingegneria elettrica alla Penn State University. “Lo scienziato ha raggiunto un processo capace di spezzare le molecole d’acqua nei suoi due componenti, idrogeno e ossigeno, e raccogliere i prodotti separatamente utilizzando composti di titanio e rame, materiali comunemente disponibili e pertanto poco costosi. – Da rinnovabili – Grimes e il suo team producono l’idrogeno utilizzando due differenti gruppi di nanotubi all’interno di un diodo fotoelettrochimico e resistente alla foto-corrosione”. Ma il problema non è solo quello di riuscire a produrre l’idrogeno, la difficoltà ulteriore consiste nella sua successiva conservazione e distribuzione, ciò deriva dal fatto che l’idrogeno non può essere facilmente convertito in forma liquida. Una volta che saranno create le infrastrutture per la distribuzione dell’idrogeno questa realtà sarebbe la vera soluzione all’utilizzo delle fonti rinnovabili. Peccato che, secondo gli esperti, per la creazione di tali infrastrutture occorra molto tempo. Ciò non toglie che gli sforzi degli scienziati di tutto il mondo stanno aprendo la strada ad una nuova linea di ricerca che se dovesse portare i suoi frutti potrebbe portare, nel giro di una decina di anni a dire di Nocera, ad una nuova realtà energetica.