Fotosintesi artificiale, nuovi progressi

Da Cambridge un dispositivo autonomo che produce carburante pulito combinando luce solare, anidride carbonica e acqua, senza produrre eccessivi rifiuti.

0
2957

24 agosto 2020
By University of Cambridge
tradotto e adattato da Giampiero Muzi


Alcuni studiosi hanno sviluppato un dispositivo autonomo in grado di convertire la luce solare, l’anidride carbonica e l’acqua in un carburante a emissioni zero, senza aggiunta di altri componenti o elettricità.

Il congegno, sviluppato da un gruppo di studio dell’Università di Cambridge (Regno Unito), è un significativo passo in avanti verso la realizzazione della fotosintesi artificiale, quel processo che imita l’abilità delle piante nel trasformare la luce solare in energia. Si basa sulla tecnologia avanzata del ‘photosheet’ e converte la luce solare, l’anidride carbonica e l’acqua in ossigeno e acido formico, un carburante immagazzinabile che può essere usato direttamente o convertito in idrogeno.

Questi risultati – riportati nel periodico in lingua inglese Nature Energy – rappresentano un nuovo metodo per la conversione dell’anidride carbonica in carburanti puliti. Il dispositivo senza fili può essere bilanciato e usato come fattoria energetica per una fattoria solare, producendo carburante a emissioni zero dalla luce e dall’acqua. Raccogliere energia solare per convertire anidride carbonica in carburante è una via promettente per la riduzione delle emissioni di carbonio e la transizione dai carburanti fossili.

Tuttavia è davvero impegnativo produrre questi carburanti a emissioni zero senza l’utilizzo di sottoprodotti non voluti. “È stato difficile realizzare progressi sulla fotosintesi artificiale con un alto grado di selettività, per provare a convertire il più possibile della luce solare nel carburante voluto, senza lasciare troppi rifiuti”, ha detto la prima autrice dello studio, Dr.ssa Qian Wang del Dipartimento di Chimica dell’Università di Cambridge. “In aggiunta, immagazzinare i carburanti gassosi e separare i sottoprodotti può essere complicato; vogliamo raggiungere il livello che ci permetterà di produrre in modo pulito un carburante liquido che può anche essere facilmente gestibile nei magazzini e altrettanto semplicemente trasportato”, ha precisato il Professor Erwin Reisner, l’autore senior dello studio.

Nel 2019, i ricercatori del gruppo di Reisner hanno sviluppato un reattore solare basato sul design di una foglia artificiale, che ha anche usato luce solare, anidride carbonica e acqua per produrre un carburante noto come syngas. La nuova tecnologia sembra e si comporta davvero similarmente ad una foglia artificiale ma lavora in un modo diverso e produce acido formico. Mentre la foglia artificiale usava componenti dalle celle solari, il nuovo dispositivo ideato a Cambridge non richiede questi materiali e fa affidamento unicamente su dei fotocatalizzatori integrati su un foglio che producono un cosiddetto foglio catalizzatore.

Questi fogli sono composti di polveri semiconduttrici che possono essere prodotte in larga quantità facilmente e a costi economicamente vantaggiosi.



Oltre a questo, la nuova tecnologia è più resistente e produce un carburante pulito, facilmente gestibile nei depositi, e con un forte potenziale per una produzione su larga scala. L’unità del test ha una dimensione di 20 centimetri quadrati, ma i ricercatori sostengono che in modo relativamente semplice sia possibile dimensionarla su diversi metri quadrati. Inoltre, l’acido formico può essere accumulato in soluzione e chimicamente convertito in differenti tipi di carburante.

Siamo sorpresi di come bene abbia lavorato in termini di selettività, considerando che praticamente quasi non produce sottoprodotti”, ha detto Wang. “Qualche volta le cose non lavorano bene come ti aspetti, ma questa volta è stato un raro caso dove tutto è andato per il meglio”.

L’anidride carbonica che si converte in un catalizzatore a base cobalto è facile da fare e relativamente stabile. E se questa tecnologia sarà più facile da applicare su larga scala della foglia artificiale, la sua efficienza ancora necessita di essere migliorata affinché ogni sviluppo commerciale possa essere considerato.

I ricercatori stanno facendo esperimenti con una serie di diversi catalizzatori per ottimizzare sia la stabilità che l’efficienza.
Gli attuali risultati sono stati ottenuti in collaborazione col gruppo del Professor Kazunari Domen dell’Università di Tokyo, uno dei coautori dello studio.

Gli scienziati stanno ora lavorando per migliorare ancora il sistema e la stessa efficienza. In aggiunta stanno esplorando altri catalizzatori da usare sul dispositivo per la produzione di differenti carburanti solari. “Speriamo che questa tecnologia aprirà la strada verso la produzione di un pratico e sostenibile carburante solare”, ha concluso Reisner.

Fonte: https://scitechdaily.com/artificial-photosynthesis-advance-standalone-device-converts-sunlight-co2-and-water-into-clean-fuel/

2