Foglia artificiale

La foglia artificiale

Un dispositivo in grado di replicare la fotosintesi per convertire CO₂, luce solare e acqua in energia e ossigeno.

di Maria Pia Rossignaud
30 novembre 2020
5 min di lettura
di Maria Pia Rossignaud
30 novembre 2020
5 min di lettura

Nel Rinascimento si teorizzava l’importanza di imitare la natura perché è lì che risiede la bellezza del mondo. E se tale teoria potesse anche salvare il clima? Immaginate un apparato artificiale in grado di riprodurre il processo di fotosintesi, riuscendo da un lato a smaltire i gas serra e dall’altro ad assorbire luce e acqua per produrre energia. Gli scienziati di tutto il mondo ci provano da anni ma mai come in questo momento la meta è stata più vicina.

Fotosintesi a portata di mano

In uno studio apparso sulla rivista Nature Energy si rende noto che un team di ricercatori inglesi del dipartimento di chimica dell’Università di Cambridge, in collaborazione con un gruppo di colleghi dell'Università di Tokyo, sia riuscito a ricreare in laboratorio un prototipo di foglia artificiale, un dispositivo in grado di convertire l’anidride carbonica e l’acqua in ossigeno e acido formico. Tale derivato potrà essere utilizzato direttamente come carburante, immagazzinarlo o impiegarlo per la produzione di idrogeno, al fine di attivare altri processi produttivi. La portata potenzialmente rivoluzionaria di tale tecnologia è evidente: non solo si utilizzerebbe una fonte energetica del tutto pulita come il Sole, ma si riuscirebbe contemporaneamente a limitare gli effetti delle emissioni di CO2 e a ripulire l’atmosfera.

Secondo Qian Wang, prima firmataria dell’articolo, il passaggio più complesso è stato quello di riuscire a ottenere “un alto grado di selettività” nell’azione della foglia artificiale, in modo da “convertire quanta più luce solare possibile nel carburante desiderato, piuttosto che produrre molto materiale di scarto”. Nelle dichiarazioni che accompagnano la diffusione della ricerca sul sito ufficiale dell’università inglese, Qian Wang ha in aggiunta dichiarato “Siamo rimasti sorpresi dal modo in cui il dispositivo abbia funzionato in termini di selettività, il processo non ha generato quasi nessun sottoprodotto”.

Una nuova versione

Come spesso accade nelle ricerche scientifiche, la scoperta non partiva da zero. Il merito del team di ricercatori anglo-nipponico è stato quello di riuscire a perfezionare una precedente versione della foglia artificiale sviluppata nel 2019 da un gruppo guidato dal professor Erwin Reisner, della stessa università. Il prototipo utilizzava delle piccole celle solari per assorbire la luce di cui aveva bisogno, insieme all’acqua e all’anidride carbonica, per produrre syngas –monossido di carbonio e idrogeno– due intermedi impiegati nell’industria chimica e per la produzione di energia. 

Nella nuova versione, il dispositivo ha la forma di un foglio e la tecnologia sulla quale si basa, utilizza un foto-catalizzatore a base di cobalto impregnato di polveri semi-conduttrici, che attivano reazioni di ossidoriduzione quando la luce solare ne colpisce la superficie in presenza di acqua. I fogli così prodotti possono essere preparati in grandi quantità in modo semplice ed economico. Inoltre, questo nuovo tipo di fotosintesi artificiale è basato su un supporto più robusto del precedente, produce acido formico –un carburante più facile da immagazzinare del syngas– e lascia ben sperare per la produzione di combustibili su larga scala. 

Attualmente la tecnologia disponibile non si può considerare definitiva, sebbene le premesse siano più che positive. I ricercatori stanno ora lavorando per ottimizzare ulteriormente il sistema e migliorarne l'efficienza in termini di assorbimento e resa. Oggi l'unità di prova ha una dimensione di 20 centimetri quadrati, dovrebbe essere relativamente semplice portare nuovi prototipi a dimensioni di diversi metri quadrati. Tale caratteristica, unita alla struttura a fogli permetterebbe al dispositivo di essere assemblabile e modulabile secondo le esigenze, rendendolo adatto alla produzione in serie a costi relativamente bassi. Sempre in quest’ottica, gli scienziati hanno scelto di progettare i fogli in modo che ognuno di questi possa essere autonomo e non necessiti di connessioni via cavo.

Ultime rifiniture

Ma prima di avviare una produzione commerciale del prodotto, è necessario migliorarne la stabilità produttiva e risolvere il problema legato allo stoccaggio di combustibili gassosi e alla separazione dei sottoprodotti, ancora a uno stadio poco avanzato. Nel sito dell’università di Cambridge, si legge che il professor Reisner, autore del primo apparato e supervisore dell’ultima ricerca, abbia dichiarato come prossimo obiettivo arrivare a produrre in modo pulito un combustibile liquido che possa essere facilmente immagazzinato e trasportato e afferma concludendo: “ci auguriamo che questa tecnologia spiani la strada verso una produzione di combustibile solare sostenibile e pratica”.

L'autrice: Maria Pia Rossignaud

Giornalista esperta di tecnologie applicate ai media, è fra i venticinque esperti di digitale della Rappresentanza della Commissione europea in Italia, direttrice della prima rivista di cultura digitale italiana «Media Duemila» e Vice Presidente dell’Osservatorio TuttiMedia.