Sostenibilità ambientale e fotosintesi artificiale: dagli USA nuovi progetti di ricerca per la produzione di combustibili solari

Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti finanzierà, per un totale di 100 milioni di dollari, due nuovi progetti di ricerca sulla fotosintesi artificiale, volti a rendere più efficiente il processo che conduce alla produzione di combustibili derivanti dalla luce solare.

La sostenibilità ambientale passa attraverso la ricerca di sempre nuovi modi di produrre energia. E, tra questi, la fotosintesi artificiale – che imita il processo della fotosintesi naturale, ricreandolo, in laboratorio, attraverso un processo chimico – è, da alcuni anni, tra le tecnologie più accreditate per la produzione di energia pulita.

In particolare, quello della fotosintesi artificiale per la produzione di combustibili solari è uno dei settori in cui i ricercatori di tutto il mondo sono maggiormente orientati. I combustibili solari, ovvero combustibili chimici sintetici ottenuti dalla luce del sole attraverso differenti reazioni, potrebbero, un giorno, sostituire petrolio, carbone e altri combustibili fossili, costituendo, a tutti gli effetti, una forma di energia rinnovabile.

Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ha annunciato che finanzierà, per un totale di 100 milioni di dollari, due nuovi progetti di ricerca sulla fotosintesi artificiale. Il primo ha come obiettivo quello di semplificare, snellire, i passaggi della fotosintesi artificiale, per rendere più efficiente il processo di produzione dei combustibili solari.

Verrà condotto da LiSA – Liquid Sunlight Alliance, partnership di ricerca guidata dal Caltech – California Institute of Technology, in collaborazione col Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), il National Accelerator Laboratory e il National Renewable Energy Laboratory.

Il secondo progetto, invece, è affidato al Center for Hybrid Approaches in Solar Energy to Liquid Fuels (CHASE), diretto dall’Università della Carolina del Nord a Chapel Hill, e sarà incentrato sullo sviluppo di fotoelettrodi ibridi per la produzione di carburante. Vediamo insieme di che cosa si tratta.

Si va verso il perfezionamento della fotosintesi artificiale

LiSA – Liquid Sunlight Alliance riceverà circa 60 milioni di dollari – in cinque anni – dal Dipartimento dell’Energia USA per approfondire gli studi su come convertire la luce solare in combustibile. Il metodo di ricerca – è stato annunciato – coniugherà lavoro teorico e osservazioni in tempo reale, utilizzando strumenti quali raggi X ultraveloci e altre tecniche avanzate di imaging. Più nel dettaglio, verrà definita una nuova linea metodologica che condurrà alla produzione di combustibili solari.

Coniugando discipline trasversali quali, ad esempio, scienze chimiche e scienze dei materiali, la ricerca mirerà a perfezionare i passaggi che, in laboratorio, creando microambienti ad hoc, conducono al processo chimico di fotosintesi artificiale.

La seconda partnership di ricerca finanziata dal Dipartimento dell’Energia USA, è il Center for Hybrid Approaches in Solar Energy to Liquid Fuels (CHASE), guidato dall’Università della Carolina del Nord a Chapel Hill, il quale lavorerà allo sviluppo di fotoelettrodi ibridi per la produzione di carburante, che combinano semiconduttori per l’assorbimento della luce e catalizzatori molecolari per la conversione e la produzione di carburante.

Le ricerche che condurranno LiSA e CHASE seguono quelle curate, in passato, dal Joint Center for Artificial Photosynthesis (JCAP), fondato dieci anni fa, al quale va il merito di aver dato vita a un team eterogeneo (composto da chimici, fisici, scienziati dei materiali, ingegneri e altre figure ancora) alla ricerca di sempre nuove strade, metodi e moduli, tesi a migliorare la fotosintesi naturale, dalla quale poi creare combustibili solari utilizzando nient’altro che la luce del sole e molecole come acqua e anidride carbonica.

I combustibili solari rivoluzioneranno l’economia energetica?

Il finanziamento del Joint Center for Artificial Photosynthesis (JCAP) si conclude quest’anno ma, negli ultimi dieci anni, i suoi scienziati hanno gettato le basi scientifiche per una nuova economia energetica, stabilendo nuovi record nell’ambito della fotosintesi artificiale, aumentando le prestazioni di efficienza energetica solare-chimica e progettando generatori di combustibili solari particolarmente performanti.

I combustibili solari, oggi, promettono ciò che altre fonti di energia rinnovabile non possono. Ad esempio, i primi possono essere facilmente immagazzinati e utilizzati in qualsiasi momento. I pannelli fotovoltaici, al contrario, sono in grado di funzionare solo quando c’è il sole e necessitano, ad oggi, di migliorie per quanto riguarda la ricarica delle batterie. Inoltre, un numero sempre crescente di veicoli elettrici circola, ormai, sulle nostre strade, ma le loro batterie hanno un’autonomia limitata, a causa dei lunghi tempi di ricarica.

Per trasformare l’energia del sole in una fonte di combustibile solare, gli scienziati di JCAP, in passato, si sono concentrati sullo sviluppo di nuove sostanze che accelerano le reazioni chimiche, di nuovi materiali per trasportare cariche elettriche durante le reazioni chimiche necessarie e di nuove strategie per semplificare le reazioni elettrochimiche. LiSA e CHASE, durante i loro studi, si baseranno su questi traguardi.

“La luce solare è la fonte energetica più elementare del mondo e la capacità di generare carburanti direttamente dalla luce solare ha il potenziale per rivoluzionare l’economia energetica degli Stati Uniti” ha dichiarato il sottosegretario alla Scienza Paul Dabbar in un comunicato stampa.

Sarà così? Non resta che attendere gli esiti dei nuovi studi.

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Paola Cozzi
Giornalista dal solido background acquisito lavorando presso i più prestigiosi Editori italiani | Ventidue anni di esperienza nello sviluppo di prodotti editoriali b2b, cartacei e digitali | Vent'anni alla direzione di una testata b2b in tema di Sicurezza anticrimine di tipo fisico | Attualmente mi dedico al Giornalismo Digitale ed esploro nuove tecniche e nuovi stili di comunicazione

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