Intrappolare più energia dal Sole

 L'originale di questo articolo è stato pubblicato su "Le Scienze", n. 518, ottobre 2011

Ogni mattina l’alba ci ricorda che per il momento riusciamo a sfruttare solo una ridicola frazione di quella vasta fonte di energia pulita che è il Sole. Il problema principale è economico: l’uso dei pannelli fotovoltaici convenzionali è limitato dal loro costo. Eppure la vita sulla Terra, che in ultima analisi è alimentata quasi completamente dall’energia solare attraverso la fotosintesi, ci dimostra che non sono necessarie celle solari con efficienza spaventosa: basta che, come le foglie, si possano produrre in economia e in grande quantità.
Risultati immagini per sole
«Uno dei grandi obiettivi della ricerca in questo campo è usare l’energia solare per produrre combustibili», dice Devens Gust, dell’Arizona State University. Il modo più facile per ottenere carburanti dall’energia del Sole è scindere l’acqua per ottenere idrogeno e ossigeno gassoso. Nathan S. Lewis e collaboratori, al California Institute of Technology, stanno sviluppando una foglia artificiale che dovrà fare proprio questo (si veda l’illustrazione nella pagina a fronte), usando fili nanometrici di silicio.
Nei mesi scorsi Daniel Nocera, del Mas­sachusetts Institute of Technology, e i suoi collaboratori hanno ottenuto una membrana a base di silicio in cui a scindere l’acqua è un fotocatalizzatore a base di cobalto. Secondo le stime di Nocera, quattro litri d’acqua potrebbero produrre abbastanza combustibile da soddisfare il fabbisogno di un’abitazione per un giorno nei paesi in via di sviluppo. «L’obiettivo è dare a ogni casa una propria centrale energetica», spiega Nocera.
Tuttavia, scindere l’acqua con un catalizzatore è ancora un processo difficile. «I catalizzatori al cobalto come quello usato da Nocera, e altri scoperti da poco e basati su metalli comuni, sono promettenti», afferma Gust, ma nessuno ha ancora trovato un catalizzatore ideale a basso costo. «Non sappiamo come funziona il catalizzatore naturale della fotosintesi, che è basato su quattro atomi di manganese e uno di calcio», sottolinea il ricercatore dell’Arizona State University.
Gust e colleghi hanno analizzato la possibilità di fabbricare assemblaggi molecolari che imitino in modo più efficace le strutture biologiche fonte d’ispirazione, e il suo gruppo ha sintetizzato alcuni componenti che potrebbero far parte di questo genere di dispositivi. Tuttavia, su questo fronte c’è ancora molto lavoro da fare. Le molecole organiche come quelle che usa la natura tendono a degradarsi rapidamente. Mentre le piante producono in continuazione nuove proteine per sostituire quelle che si degradano, le foglie artificiali non hanno (ancora) a disposizione l’intero macchinario di sintesi delle cellule viventi.