In laboratorio la fotosintesi ‘accelerata’: il sogno di Verne, l’acqua come combustibile per le automobili?

urbanEV_laminar480x320In natura esiste un processo in grado di generare combustibile ‘verde’ per le automobili del futuro: la fotosintesi clorofilliana, attraverso la quale le piante trasformano acqua e Co2 in zuccheri cellulosa grazie all’energia solare. Riprodurre artificialmente tale processo è una delle scommesse dell’energia solare: imitando questo processo naturale, infatti, si potrebbero realizzare celle in grado di produrre energia in una forma facilmente accumulabile e trasportabile, superando gli attuali limiti imposti dai pannelli solari.

Uno studio condotto anche da ricercatori di due strutture Cnr, l’Istituto officina dei materiali (Iom) e l’Istituto per la tecnologia delle membrane (Itm), ha indagato la possibilità di utilizzare molecole a base di rutenio per ottenere lo stesso tipo di processo in modo artificiale, impiegandole quali catalizzatori inorganici, più resistenti e veloci di quelli naturali.

La ricerca è pubblicata sui ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’ (Pnas): “La parte cruciale del processo di fotosintesi artificiale è l’ossidazione dell’acqua, che avviene attraverso catalizzatori in grado di separare l’idrogeno dall’ossigeno”, spiega Simone Piccinin dell’Iom-Cnr e della Sissa, primo autore del paper. “Noi abbiamo simulato come una molecola di Ru4-poliossometallato (Ru4-Pom) funziona in questo processo”.

La molecola è stata scelta perché già in precedenza ne era stata dimostrata l’efficienza in maniera sperimentale dal gruppo dell’Itm-Cnr e dell’Università di Padova (Andrea Sartorel e Marcella Bonchio), che aveva sintetizzato per primo la molecola e che ha collaborato allo studio.

“Mancava ancora una comprensione del processo a livello atomistico e così abbiamo riprodotto il comportamento elettronico della molecola con simulazioni numeriche”, aggiunge Stefano Fabris dell’Iom-Cnr e della Sissa. “Abbiamo osservato che i siti attivi della nuova molecola, cioè quelli che veicolano la reazione, sono quattro atomi di rutenio. Il rutenio è un elemento costoso e raro, ma ora che sappiamo come debbano essere ordinati gli atomi che causano il processo ossidativo li potremmo sostituire uno a uno con elementi più economici, cercando di mantenere un’efficienza simile”.

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