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Un grande salto per una foglia artificiale
La foglia bionica è un passo più vicino alla realtà.
Daniel Nocera, professore di scienze energetiche ad Harvard che ha aperto la strada all'uso della fotosintesi artificiale, afferma che lui e la sua collega Pamela Silver hanno ideato un sistema che completa il processo di produzione di combustibile liquido dalla luce solare, dall'anidride carbonica e dall'acqua. E lo hanno fatto con un'efficienza del 10 percento, utilizzando anidride carbonica pura, in altre parole, un decimo dell'energia della luce solare viene catturata e trasformata in carburante. Questo è molto più alto della fotosintesi naturale, che converte circa l'1% dell'energia solare nei carboidrati utilizzati dalle piante, e potrebbe essere una pietra miliare nell'abbandono dei combustibili fossili. Il nuovo sistema è descritto in un nuovo documento in Scienza .
Bill Gates ha affermato che per risolvere i nostri problemi energetici, un giorno dovremo fare ciò che fa la fotosintesi e che un giorno potremmo essere in grado di farlo anche in modo più efficiente delle piante, afferma Nocera. Che un giorno è arrivato.
In natura, le piante utilizzano la luce solare per produrre carboidrati dall'anidride carbonica e dall'acqua. La fotosintesi artificiale cerca di utilizzare gli stessi input - energia solare, acqua e anidride carbonica - per produrre combustibili liquidi ad alta densità di energia. Il sistema di Nocera e Silver utilizza una coppia di catalizzatori per dividere l'acqua in ossigeno e idrogeno e alimenta l'idrogeno ai batteri insieme all'anidride carbonica. I batteri, bioingegnerizzati secondo caratteristiche specifiche, convertono l'anidride carbonica e l'idrogeno in combustibili liquidi.
Diverse aziende, tra cui Joule illimitato e Lanza Tech , stanno lavorando per produrre biocarburanti da anidride carbonica e idrogeno, ma utilizzano batteri che consumano monossido di carbonio o anidride carbonica, anziché idrogeno. Il sistema di Nocera, afferma, può funzionare a temperature più basse, maggiore efficienza e costi inferiori.
L'ultimo lavoro di Nocera è davvero sorprendente, afferma Peidong Yang dell'Università della California, Berkeley. Yang ha sviluppato un sistema simile con un'efficienza molto inferiore. Le prestazioni di questo sistema non hanno eguali in nessun altro sistema di fotosintesi artificiale riportato fino ad oggi, dice.
Il nuovo sistema può utilizzare anidride carbonica pura sotto forma di gas o anidride carbonica catturata dall'aria, il che significa che potrebbe essere a emissioni zero, senza introdurre ulteriori gas serra nell'atmosfera. Il numero del 10 percento, che utilizza CO2 pura, afferma Nocera. Consentire ai batteri stessi di catturare l'anidride carbonica dall'aria, aggiunge, si traduce in un'efficienza dal 3 al 4 percento, ancora significativamente superiore alla fotosintesi naturale. Questo è il potere della biologia: questi bioorganismi hanno meccanismi naturali di concentrazione di CO2.
La ricerca di Nocera è distinta dal lavoro svolto dal Centro congiunto per la fotosintesi artificiale , un programma finanziato dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti che cerca di utilizzare catalizzatori inorganici, anziché batteri, per convertire idrogeno e anidride carbonica in combustibile liquido. Secondo Dick Co, che dirige il Istituto per i combustibili solari presso la Northwestern University, l'innovazione del nuovo sistema risiede non solo nelle sue prestazioni superiori, ma anche nella fusione di due campi solitamente separati: chimica inorganica (per scindere l'acqua) e biologia (per convertire idrogeno e anidride carbonica in combustibile). Ciò che è davvero eccitante è l'approccio ibrido alla fotosintesi artificiale, afferma Co: È emozionante vedere i chimici accoppiarsi con i biologi per far avanzare il campo.
La commercializzazione della tecnologia richiederà probabilmente anni. In ogni caso, la prospettiva di trasformare la luce solare in combustibile liquido sembra improvvisamente molto più vicina.