Produzione dell’idrogeno tramite fotosintesi

Rubrica: Energia
Titolo o argomento: I metodi alternativi per produrre idrogeno

E’ possibile sfruttare la fotosintesi per produrre idrogeno? La ricerca scientifica sta esplorando questa direzione allo scopo di utilizzare l’energia solare per scindere le molecole d’acqua in idrogeno e ossigeno. In tal modo sarebbe possibile produrre idrogeno senza impiegare gli idrocarburi (vedi l’articolo: Produzione dell’idrogeno – Metodi standard) e quindi senza vanificare i buoni propositi dell’impiego dell’idrogeno come carburante pulito.

Premesso che la fotosintesi consiste nella reazione che ha come reagenti acqua e anidride carbonica e come prodotti ossigeno e glucosio (vedi gli articoli: Fotosintesi clorofilliana – Fotosintesi: fase luminosa e fase oscura), e premesso che l’energia per scindere le molecole d’acqua viene dalla luce solare (utilizzata dagli enzimi presenti nei cloroplasti delle piante per convertire l’energia luminosa in energia di scissione), allora può esser logico pensare di utilizzare questo processo per produrre idrogeno, il carburante pulito per eccellenza*.

Grazie ad un catalizzatore multi-metallico nanostrutturato (vedi l’articolo: Materiali nanostrutturati) i ricercatori dell’ITM (Istituto per la Tecnologie delle Membrane), in collaborazione con il dipartimento di Scienze chimiche dell’Università di Padova ed il dipartimento di Scienze farmaceutiche dell’Università di Trieste, hanno ottenuto l’equivalente artificiale del principio attivo presente in uno dei due enzimi fotosintetici (fotosistema II) contenuti nei cloroplasti. Questo è in grado di scindere il legame che intercorre tra idrogeno e ossigeno dell’acqua ed estrarre i protoni e gli elettroni che formeranno l’idrogeno.

Il catalizzatore multi-metallico nanostrutturato opera sulla superficie di elettrodi grazie alla sua combinazione (mediante tecniche di sintesi) con nanotubi di carbonio i quali sono caratterizzati da interessanti proprietà meccaniche, ottiche ed elettroniche (vedi l’articolo: Nanotubi di carbonio). Proprietà che gli permettono di assolvere il compito di “nanofili elettrici” atti ad indirizzare il trasferimento degli elettroni dalla molecola dell’acqua ad una cella elettrochimica in cui si forma idrogeno. Il catalizzatore è in grado di lavorare per molti cicli senza dare segni di affaticamento, è solubile in acqua e attivabile dalla luce grazie a molecole organiche denominate “sensibilizzatori antenna”. Con queste premesse è sempre più vicina la possibilità di realizzare un generatore di idrogeno ad alta efficienza che utilizzi acqua ed energia solare.

*L’idrogeno, come tutte le cose, presenta indubbiamente dei lati decisamente positivi, tuttavia presenta anche degli svantaggi che non sono da sottovalutare e che avremo modo di analizzare nel dettaglio nei prossimi articoli.

Link correlati
Fotosintesi clorofilliana
Fotosintesi clorofilliana: Fase luminosa e fase oscura
Rendimento della fotosintesi e dei pannelli fotovoltaici
La respirazione – Il processo inverso della fotosintesi
Produrre l’idrogeno attraverso la fotosintesi
Che cos’è una cella Fotosintetica?
Celle Fotosintetiche che trasformano la CO2 in idrocarburi
Che cos’è una cella Fotovoltaica?

Il catalizzatore è in grado di lavorare per molti cicli senza dare segni di affaticamento, è solubile
in acqua e attivabile dalla luce grazie a molecole organiche denominate “sensibilizzatori antenna”.