Scoperta una molecola per la fotosintesi artificiale che accumula quattro cariche e apre la via a carburanti solari sostenibili.
La fotosintesi artificiale, da anni considerata una delle chiavi di volta per lo sviluppo delle energie rinnovabili, compie un balzo in avanti grazie a una ricerca dell’Università di Basilea pubblicata su Nature Chemistry.
Gli scienziati hanno sviluppato una molecola capace di immagazzinare quattro cariche elettriche (due positive e due negative) generate dalla luce solare, simulando il meccanismo con cui le piante catturano l’energia.
Un risultato che supera uno dei principali ostacoli alla fotosintesi artificiale: la difficoltà di accumulare più elettroni con luce a bassa intensità, come quella solare, senza ricorrere a reagenti chimici di supporto.
Fotosintesi artificiale e combustibili puliti
La differenza con altre tecnologie rinnovabili è sostanziale: mentre eolico e fotovoltaico producono elettricità, la fotosintesi artificiale punta a realizzare combustibili solari.
Questi potrebbero essere impiegati in settori difficili da elettrificare, come l’aviazione, la navigazione e l’industria pesante, utilizzando le stesse infrastrutture di trasporto dei carburanti fossili.
L’obiettivo è chiudere il ciclo della CO₂: bruciare questi combustibili rilascerebbe in atmosfera solo il carbonio precedentemente assorbito, senza aggiungerne di nuovo.
La molecola pentad sviluppata a Basilea
Il team guidato dal professor Oliver Wenger ha progettato una molecola “pentad”, formata da due unità donatrici di elettroni, un fotosensibilizzatore centrale e due unità accettrici. Dopo due esposizioni alla luce, la struttura raggiunge uno stato stabile in cui accumula quattro cariche separate.
Questo risultato è stato verificato grazie a esperimenti di spettroscopia che hanno dimostrato una durata della carica fino a 120 microsecondi e un’energia accumulata di circa 3,0 eV, con una resa quantica complessiva del 37%.
Numeri che segnano un progresso significativo rispetto ai tentativi precedenti, dove la ricombinazione delle cariche rendeva inefficace il processo.
Un passo chiave per i carburanti solari
La ricerca dimostra che è possibile ottenere accumulo di cariche multiple anche con luce relativamente debole, avvicinandosi alle condizioni reali di irraggiamento solare. Il principio alla base è la separazione spaziale delle cariche, che riduce la velocità di ricombinazione e permette di assorbire sequenzialmente più fotoni.
In prospettiva, questo approccio potrebbe essere applicato per reazioni catalitiche complesse come la scissione dell’acqua in idrogeno e ossigeno o la riduzione della CO₂.
Fotosintesi artificiale come soluzione alla transizione
Finora i progetti di fotosintesi artificiale si sono limitati a laboratori o impianti pilota, in Giappone, Stati Uniti ed Europa, con difficoltà a scalare le tecnologie per motivi di costi ed efficienza.
Ma il lavoro dell’Università di Basilea rappresenta un tassello fondamentale. I ricercatori sottolineano come questa strategia possa aprire la strada a sistemi in grado di sfruttare la luce solare diffusa, ampliando le prospettive per carburanti liquidi rinnovabili.
“Abbiamo identificato e implementato un importante pezzo del puzzle”, afferma Wenger. “La speranza è che questi studi possano contribuire a nuove soluzioni per un futuro energetico sostenibile”.
