Ogni mattina l’alba ci ricorda che per il momento riusciamo a sfruttare
solo una ridicola frazione di quella vasta fonte di energia pulita che
è il Sole. Il problema principale è economico: l’uso dei pannelli
fotovoltaici convenzionali è limitato dal loro costo. Eppure la vita
sulla Terra, che in ultima analisi è alimentata quasi completamente
dall’energia solare attraverso la fotosintesi, ci dimostra che non sono
necessarie celle solari con efficienza spaventosa: basta che, come le
foglie, si possano produrre in economia e in grande quantità.
«Uno
dei grandi obiettivi della ricerca in questo campo è usare l’energia
solare per produrre combustibili», dice Devens Gust, dell’Arizona State
University. Il modo più facile per ottenere carburanti dall’energia
del Sole è scindere l’acqua per ottenere idrogeno e ossigeno gassoso.
Nathan S. Lewis e collaboratori, al California Institute of Technology,
stanno sviluppando una foglia artificiale che dovrà fare proprio
questo (si veda l’illustrazione nella pagina a fronte), usando fili
nanometrici di silicio.
Nei mesi scorsi Daniel Nocera, del
Massachusetts Institute of Technology, e i suoi collaboratori hanno
ottenuto una membrana a base di silicio in cui a scindere l’acqua è un
fotocatalizzatore a base di cobalto. Secondo le stime di Nocera,
quattro litri d’acqua potrebbero produrre abbastanza combustibile da
soddisfare il fabbisogno di un’abitazione per un giorno nei paesi in
via di sviluppo. «L’obiettivo è dare a ogni casa una propria centrale
energetica», spiega Nocera.
Tuttavia, scindere l’acqua con un
catalizzatore è ancora un processo difficile. «I catalizzatori al
cobalto come quello usato da Nocera, e altri scoperti da poco e basati
su metalli comuni, sono promettenti», afferma Gust, ma nessuno ha
ancora trovato un catalizzatore ideale a basso costo. «Non sappiamo
come funziona il catalizzatore naturale della fotosintesi, che è basato
su quattro atomi di manganese e uno di calcio», sottolinea il
ricercatore dell’Arizona State University.
Gust e colleghi hanno
analizzato la possibilità di fabbricare assemblaggi molecolari che
imitino in modo più efficace le strutture biologiche fonte
d’ispirazione, e il suo gruppo ha sintetizzato alcuni componenti che
potrebbero far parte di questo genere di dispositivi. Tuttavia, su
questo fronte c’è ancora molto lavoro da fare. Le molecole organiche
come quelle che usa la natura tendono a degradarsi rapidamente. Mentre
le piante producono in continuazione nuove proteine per sostituire
quelle che si degradano, le foglie artificiali non hanno (ancora) a
disposizione l’intero macchinario di sintesi delle cellule viventi.
L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Le Scienze”, n. 518, ottobre 2011
Ogni mattina l’alba ci ricorda che per il momento riusciamo a sfruttare
solo una ridicola frazione di quella vasta fonte di energia pulita che
è il Sole. Il problema principale è economico: l’uso dei pannelli
fotovoltaici convenzionali è limitato dal loro costo. Eppure la vita
sulla Terra, che in ultima analisi è alimentata quasi completamente
dall’energia solare attraverso la fotosintesi, ci dimostra che non sono
necessarie celle solari con efficienza spaventosa: basta che, come le
foglie, si possano produrre in economia e in grande quantità.
«Uno
dei grandi obiettivi della ricerca in questo campo è usare l’energia
solare per produrre combustibili», dice Devens Gust, dell’Arizona State
University. Il modo più facile per ottenere carburanti dall’energia
del Sole è scindere l’acqua per ottenere idrogeno e ossigeno gassoso.
Nathan S. Lewis e collaboratori, al California Institute of Technology,
stanno sviluppando una foglia artificiale che dovrà fare proprio
questo (si veda l’illustrazione nella pagina a fronte), usando fili
nanometrici di silicio.
Nei mesi scorsi Daniel Nocera, del
Massachusetts Institute of Technology, e i suoi collaboratori hanno
ottenuto una membrana a base di silicio in cui a scindere l’acqua è un
fotocatalizzatore a base di cobalto. Secondo le stime di Nocera,
quattro litri d’acqua potrebbero produrre abbastanza combustibile da
soddisfare il fabbisogno di un’abitazione per un giorno nei paesi in
via di sviluppo. «L’obiettivo è dare a ogni casa una propria centrale
energetica», spiega Nocera.
Tuttavia, scindere l’acqua con un
catalizzatore è ancora un processo difficile. «I catalizzatori al
cobalto come quello usato da Nocera, e altri scoperti da poco e basati
su metalli comuni, sono promettenti», afferma Gust, ma nessuno ha
ancora trovato un catalizzatore ideale a basso costo. «Non sappiamo
come funziona il catalizzatore naturale della fotosintesi, che è basato
su quattro atomi di manganese e uno di calcio», sottolinea il
ricercatore dell’Arizona State University.
Gust e colleghi hanno
analizzato la possibilità di fabbricare assemblaggi molecolari che
imitino in modo più efficace le strutture biologiche fonte
d’ispirazione, e il suo gruppo ha sintetizzato alcuni componenti che
potrebbero far parte di questo genere di dispositivi. Tuttavia, su
questo fronte c’è ancora molto lavoro da fare. Le molecole organiche
come quelle che usa la natura tendono a degradarsi rapidamente. Mentre
le piante producono in continuazione nuove proteine per sostituire
quelle che si degradano, le foglie artificiali non hanno (ancora) a
disposizione l’intero macchinario di sintesi delle cellule viventi.
“Le Scienze”, n. 518, ottobre 2011
