La fotosintesi artificiale per la produzione di energia green

I pannelli solari sono un modo sempre più diffuso per generare elettricità dall'energia del sole. Sebbene gli esseri umani stiano ancora cercando di capire come trasformare in modo affidabile l'energia in carburante, le piante lo fanno da sempre attraverso la fotosintesi. Ora, un gruppo di ricercatori, che scrive su ACS Engineering Au, ha imitato il processo per produrre metano, un combustibile ad alta densità energetica, da anidride carbonica (CO2), acqua e luce solare. Il loro prototipo di sistema potrebbe contribuire ad aprire la strada verso la sostituzione dei combustibili fossili non rinnovabili.

Sebbene il metano sia un potente gas serra, è anche un combustibile ad alta densità energetica e il principale componente del gas naturale. I combustibili fossili, compreso il gas naturale, richiedono milioni di anni per formarsi e la loro estrazione dall'ambiente può avere effetti dannosi. Trovare metodi per produrre metano da fonti di energia rinnovabili potrebbe contribuire a ridurre nel tempo la necessità di combustibili fossili non rinnovabili. Una fonte di energia sostenibile e abbondante fornita alla Terra ogni giorno è il sole. L'uomo ha cercato di attingere a questa risorsa con i pannelli solari, ma le piante l'hanno già capito, utilizzando la luce del sole per alimentare la fotosintesi e convertire la CO2 e l'acqua in ossigeno e zuccheri da utilizzare poi come combustibile. In precedenza, Kazunari Domen e colleghi avevano sviluppato un sistema che utilizzava la luce solare per scindere l'acqua in idrogeno e ossigeno. Ora, volevano evolvere il processo per imitare più pienamente la fotosintesi, assorbendo CO2 per immagazzinare l'energia del sole in metano, pur utilizzando materiali economici e facilmente scalabili.

La fotosintesi artificiale per la produzione di energia green

Il team ha creato una serie di celle di reazione, simili a pannelli solari, ciascuna rivestita con un fotocatalizzatore di titanato di stronzio (SrTiO3) drogato con alluminio, che aiuta ad alimentare la reazione. Le celle rivestite sono state riempite d'acqua e poste al sole. In queste condizioni, l'acqua si è scissa in idrogeno e ossigeno, che sono stati separati, e l'idrogeno gassoso purificato è stato immesso nella seconda parte del sistema. Nella seconda camera, l'idrogeno gassoso ha reagito con la CO2, formando metano e acqua, quest'ultima riciclata nella prima fase con il fotoreattore.

Successivamente, hanno creato un array di celle di 130 piedi quadrati - delle dimensioni di una piccola camera da letto - che ha funzionato ininterrottamente per tre giorni in diverse condizioni atmosferiche. Anche se promettente, il team riconosce che l'efficienza dei sistemi di fotosintesi artificiale deve migliorare prima che questi dispositivi possano diventare opzioni praticabili per la generazione di energia su larga scala. I ricercatori sostengono che questo sistema di prova potrebbe essere adattato per contribuire alla produzione di precursori per la plastica o altre materie prime chimiche, nonché scalato per produrre maggiori quantità di biocarburanti sostenibili.