Produrre energia pulita da foglie artificiali è possibile

Qual è la differenza tra una foglia artificiale e un pannello solare? Questo non è uno scherzo; si tratta di una domanda seria e di una questione reale della ricerca. La differenza è che un pannello solare trasforma la luce solare in energia elettrica, ed una foglia artificiale trasforma la luce solare in combustibile.

Questa è una distinzione importante, perché per quanto noi esseri umani amiamo la nostra energia elettrica, non siamo molto bravi a conservarla, e questo è un problema grave per il mondo, perché l’elettricità può essere facilmente sprecata. La cosa bella di questo tipo di combustibile è che si tratta di un dispositivo di accumulo dell’energia – che immagazzina l’energia dalla luce del sole nei legami chimici del combustibile stesso. Questo è ciò che fanno le piante quando trasformano la luce solare e l’anidride carbonica in ossigeno e zucchero (cioè il loro combustibile), da qui il termine che abbiamo usato prima di “foglia artificiale”.

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Un’altra importante differenza tra un pannello solare e una foglia artificiale è che si può effettivamente acquistare un pannello solare. La tecnologia della foglia artificiale è ancora in sperimentazione e vuole essere una innovazione della ricerca, come raccontato anche da Science.

Phon Yang, professore di energia e di chimica presso l’Università della California, a Berkeley, è uno dei borsisti della MacArthur Foundation ovvero in altre parole il genio di quest’anno. Il suo laboratorio ha sviluppato una “foglia”, una foglia artificiale appunto, che utilizza nanofili tra 100 e 1000 volte più sottili di un capello umano per catturare la luce del sole. I batteri coltivati tra i nanofili quindi possono utilizzare la luce solare per convertire la CO2 in ossigeno e combustibili come il metano e il butanolo.

Il Los Angeles Times ha recentemente discusso con Yang per parlare della nuova tecnologia e delle sue speranze per il futuro. Ha chiesto al professore, ad esempio, quanto si sente vicino all’essere in grado di utilizzare la fotosintesi artificiale su vasta scala.

Yang ha risposto che quest’anno, sono finalmente arrivati ​​a un sistema di prima generazione, pienamente funzionale – e questo dopo 10 anni di ricerca. Hanno dimostrato la fattibilità, ma in termini di robustezza e di costi e di efficienza, il sistema non è  ancora vicino ad essere commercialmente valido. Lo scienziato sostiene che per fare ricerca di base, si deve essere pazienti. “Io sono un grande sostenitore del fatto che la scoperta non può essere pianificata. Si richiede il supporto da parte del governo e dell’industria. Ci vorrà il lavoro di una o due generazioni di persone di talento per risolvere questo problema.”

La seconda domanda ha chiesto se pensa che la fotosintesi artificiale potrà mai competere con la fotosintesi naturale. La riposta è stata che è necessario imparare dalla natura, ma si deve essere migliore della natura. Ci sono voluti milioni di anni di evoluzione per ottenere piante verdi e foglie al loro stato attuale, ma la loro efficienza dal punto di vista dell’ energia non è così alta. Tutto quello che devono fare è produrre abbastanza energia per sopravvivere. E bisogna fare meglio dei risultati odierni.

Ma c’è anche chi si è domandato se questo sia veramente possibile. Teoricamente, è certamente possibile. Nei pannelli solari l’efficienza della conversione energetica è superiore al 20%, molto più alto di quello che sta accadendo alle foglie. Quindi, in termini di design, c’è un vantaggio – la natura non ha silicio da utilizzare.

Yang non è l’unico a lavorare su una foglia artificiale. All’inizio di quest’anno, un gruppo del Caltech ha dimostrato che una foglia artificiale potrebbe  trasformare la luce solare in combustibile a idrogeno  in una relativamente alta efficienza. Il loro prototipo è ancora troppo costoso per il mercato, ma è stata una prova promettente.

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