Home » Progetti » Il futuro dell’energia riparte dalla fotosintesi:

Il futuro dell’energia riparte dalla fotosintesi

giugno 24, 2014 Progetti

Per fare fronte alla crisi energetica, climatica, ambientale e alla scarsità di risorse rimaste al mondo per la nostra sopravvivenza, alcuni parlano di rallentare, di fermarsi o addirittura di tornare indietro. Magari copiando la natura, manifestazione di un sistema perfetto e di grande equilibrio. Questo è il concetto che sta alla base della riflessione che Elio Giamello, docente all’ Università di Torino, ha esposto durante l’ultimo appuntamento con “I Mercoledì dell’Accademia” (il calendario di incontri scientifici e di approfondimento organizzati dall’Accademia delle Scienze di Torino), dal titolo “La chimica insegue la natura: quali prospettive per la fotosintesi artificiale?”.

“La fotosintesi clorofilliana è comparsa sulla terra circa 2,5 miliardi di anni fa, commenta Giamello, e da allora gli organismi viventi hanno imparato a catturare energia dal sole, fonte primaria dell’energia che il pianeta ha usato e usa (per esempio con i combustibili fossili). Le energie rinnovabili del futuro dovranno attingere ancora e principalmente dall’energia del sole”. Il sole, che in un’ora fornisce al pianeta energia sufficiente a coprire i consumi di un anno.

Ma facciamo un passo indietro per capire il processo “intelligente” della natura, che viene poi “squilibrato” dall’azione umana. “La CO2 non è un inquinante”, continua il docente, e la  sua concentrazione nell’aria è frutto di un processo naturale che ne determina l’equilibrio tra consumo (fotosintesi di piante e organismi acquatici, attraverso la quale la CO2 viene trasformata in zuccheri, O2 e energia chimica immagazzinata nelle sostanze delle piante) e emissione (respirazione e decomposizione). Questo equilibrio si è rotto nel momento in cui, dalla rivoluzione industriale in avanti, gli uomini hanno rimesso in circolo e liberato l’anidride carbonica immagazzinata, mettendo mano al patrimonio energetico presente nel sottosuolo e bruciando i combustibili fossili. Da questa alterazione deriva l’effetto serra, il conseguente innalzamento della temperatura e le variazioni climatiche che, quotidianamente, viviamo ad ogni latitudine.

Ma sono diversi i problemi legati al consumo intensivo dei fossili: l’inquinamento e il riscaldamento globale, ma anche la riduzione progressiva delle riserve e la riduzione dell’accessibilità e della velocità estrattiva. Per questi motivi è necessario ridurre la produzione di energia da queste fonti e trovare un’alternativa per immagazzinare energia smart e in modo sostenibile: perché, magari, non copiando una foglia?

La fotosintesi - spiega Giamello - utilizza sostanze a basso contenuto energetico facilmente reperibili (anidride carbonica e acqua) e le trasforma in sostanze ad alto contenuto energetico. Il tutto è basato sull’azione foto-catalitica che ha luogo nei cloroplasti della foglia”. È stato Giacomo Ciamician, professore all’Università di Bologna agli inizi del Novecento (e oggi il dipartimento di Chimica porta il suo nome), uno dei primi a pronosticare il ritorno all’energia solare, “padroneggiando i processi fotochimici che finora sono stati il segreto custodito delle piante”. E il ciclo delle piante, la fotosintesi artificiale, è ormai stata studiata e capita perfettamente dalla scienza, che però non è ancora riuscita a riprodurla per produrre combustibili artificiali mediante la conversione diretta dell’energia solare: l’utopia di Ciamician, la fotosintesi, artificiale è una delle sfide più attuali della ricerca scientifica per far fronte alla crisi energetica e climatica.

Due gli obiettivi principali, oltre al limitare le emissioni di CO2 e di consumo di fossili: “Realizzare sistemi accessibili in termini di costi e praticità e disporre di forme di energia immagazzinata e trasportabile, visto che il problema principale dell’odierna produzione elettrica è che non è immagazzinabile. Questo comporta la necessità di consumare istantaneamente l’energia prodotta, mentre le fonti rinnovabili sono intermittenti e soggette a cicli atmosferici”, continua il docente. La fotosintesi artificiale si differenzia dai pannelli solari in silicio, e dai generatori elettrici in generale, proprio perché permette di raccogliere l’energia in un vettore, liquido o gas, pronta per essere utilizzata al bisogno; secondo target è realizzare sistemi accessibili in termini di costi e praticità.

Cosa succede a livello biochimico con la fotosintesi? La luce solare viene assorbita dalle foglie e immagazzinata nei legami chimici delle molecole (zuccheri) che vengono sintetizzate. Attraverso un sistema organizzato di molecole di clorofilla il contenuto energetico della radiazione solare si trasforma in energia chimica (elettronica). L’energia è canalizzata, come da un’antenna, ed è utilizzata per “trasferire un elettrone da una molecola a un’altra vicina; si tratta di una reazione di separazione di carica, che porta alla formazione di una molecola ossidata e di una molecola ridotta”. A seguito di processi complessi, dal lato della carica positiva verrà utilizzata dell’acqua e prodotto ossigeno; e dal lato della carica negativa verrà utilizzata CO2 e saranno prodotti carboidrati e altri composti.

La fotosintesi artificiale “comprende, spiega Giamello, i processi sintetici che usano la luce sia per la trasformazione della CO2 in combustibili (metano, metanolo..), che per la scissione dell’acqua in idrogeno e ossigeno”. Quindi serve un catalizzatore per l’ossidazione dell’acqua, che fornisce elettroni e produce ossigeno; un’antenna che, come la clorofilla in natura, assorbe luce e genera elettroni eccitati da mettere in circolo; un catalizzatore per la riduzione e produzione di idrogeno come combustibile. Proprio sull’antenna artificiale si stanno concentrando i ricercatori, individuando precisi semiconduttori solidi, o analizzando sistemi molecolari o supramolecolari capaci di assorbire luce e di generare una separazione di carica con buona efficienza. Il problema sta nel trovare catalizzatori multielettronici capaci di accoppiare il processo fotochimico di separazione di carica alla generazione di idrogeno e ossigeno dall’acqua. I catalizzatori migliori fino ad oggi individuati sembrano essere materiali molto costosi come il platino colloidale e l’ossido di rutenio colloidale per la reazione rispettivamente dell’idrogeno e dell’ossigeno; ma alcuni studi stanno dimostrando che altri metalli meno costosi come cobalto e ioni fosfato possono svolgere la stessa funzione.

Una soluzione alternativa che diventa ogni giorno più prioritaria; ed è la stessa Unione Europea ad invitare gli stati membri a procedere con le sperimentazioni e le ricerche, orientando e incentivando i governi verso politiche più sostenibili e fornendo alcune guide linea con la redazione del “Libro Bianco sulle strategie di ricerca e sviluppo dell’energia solare” a cura della Fondazione europea per la scienza. E il rapporto di una commissione di esperti Ue, dal titolo “Forward Looking Workshop on Materials for Emerging Energy Technologies“, ha ribadito l’importanza dell’energia creata dal processo di fotosintesi artificiale.

In Europa è la Germania -segue l’Olanda- il Paese che investe di più sulla ricerca energetica, a pari passo con colossi internazionali come USA e Giappone. Se la Francia, a Sud, emerge per la produzione di idrogeno solare, il resto della ricerca energetica è mappata in Nord Europa: in Finlandia si studiano le bioenergie; in Svezia i biocombustibili solari; in Ungheria da oltre vent’anni si studia l’ossidazione dell’acqua per produrre idrogeno. Eppure al Sud il sole è più forte: ma Italia e Spagna sembrano non essersene accorte.

Alfonsa Sabatino

Share and Enjoy:
  • Print
  • PDF
  • email
  • Facebook
  • Google Bookmarks
  • del.icio.us
  • Digg
  • Twitter
  • LinkedIn
  • Current
  • Wikio IT
  • Netvibes
  • Live




PARLA CON LA NOSTRA REDAZIONE

Newsletter settimanale


Notizie dalle aziende

Premio per lo Sviluppo Sostenibile: fino al 30 giugno per le candidature

giugno 19, 2017

Premio per lo Sviluppo Sostenibile: fino al 30 giugno per le candidature

La Fondazione per lo Sviluppo Sostenibile, in collaborazione con Ecomondo, organizza anche per il 2017 il “Premio per lo Sviluppo Sostenibile“, che ha avuto nelle otto edizioni precedenti l’adesione del Presidente della Repubblica, richiesta anche per quest’anno. Il Premio ha lo scopo di promuovere le buone pratiche e le migliori tecniche delle imprese italiane che [...]

Intesa Sanpaolo emette il primo “green bond” da 500 milioni di euro

giugno 19, 2017

Intesa Sanpaolo emette il primo “green bond” da 500 milioni di euro

Intesa Sanpaolo ha collocato con successo un green bond da 500 milioni di euro, titolo legato a progetti di sostenibilità ambientale e climatica, raccogliendo ordini per circa 2 miliardi di euro e acquisendo il primato, ad oggi, di unica banca italiana a debuttare quale emittente “green”. L’importo raccolto tramite il green bond verrà utilizzato per il [...]

Aruba apre il “Global Cloud Data Center”, il campus informatico ad altissima efficienza energetica

giugno 14, 2017

Aruba apre il “Global Cloud Data Center”, il campus informatico ad altissima efficienza energetica

Aruba S.p.A., leader nei servizi di web hosting e tra le prime aziende al mondo per la crescita dei servizi di data center e cloud, ha annunciato la pre-apertura del più grande data center campus d’Italia, a Ponte San Pietro (Bergamo). Il Global Cloud Data Center, è stato concepito per andare incontro alle esigenze di colocation [...]

Roadmap per la mobilità sostenibile. Il Ministero presenta il documento di analisi

giugno 5, 2017

Roadmap per la mobilità sostenibile. Il Ministero presenta il documento di analisi

E’ stato presentato il 30 maggio a Roma, in un evento alla presenza del ministro dell’Ambiente Gian Luca Galletti e del viceministro ai Trasporti Riccardo Nencini, il documento “Elementi per una Road map della mobilità”, redatto con il supporto scientifico di RSE – Ricerca Sistema Energetico. Il testo è frutto dei contributi forniti dai partecipanti al [...]

Con il packaging “Attivo” di Bestack le fragole si conservano di più

giugno 5, 2017

Con il packaging “Attivo” di Bestack le fragole si conservano di più

Nell’aspetto sembra una cassetta qualunque, ma grazie a un innovativo brevetto, frutto di cinque anni di studi universitari, è uno strumento intelligente contro lo spreco alimentare: consente infatti di ridurlo in modo significativo. È il packaging “Attivo” che Bestack – il consorzio non profit dei produttori italiani di imballaggi in cartone ondulato per ortofrutta – ha messo [...]

TOBike: una caccia al tesoro urbana per festeggiare i 7 anni

giugno 1, 2017

TOBike: una caccia al tesoro urbana per festeggiare i 7 anni

Dopo i 20 anni di Cinemambiente, nella Torino “green” si celebra un altro compleanno: [TO]BIKE, il servizio di bike sharing cittadino, compie sette anni. Inaugurato nel 2010, dalla sua attivazione ad oggi ha registrato 27.500 abbonati annuali, che ogni anno percorrono sulle oltre 1.100 biciclette gialle circolanti in città circa 3.700.000 chilometri. Come già lo scorso anno l’intento [...]

Buon compleanno Cinemambiente! A Torino apre l’edizione n. 20

maggio 31, 2017

Buon compleanno Cinemambiente! A Torino apre l’edizione n. 20

La 20° edizione del Festival Cinemambiente è la prima che si tiene nell’Antropocene, la nuova epoca geologica segnata dalle attività umane, da poco formalmente riconosciuta dalla società scientifica internazionale. La coincidenza temporale sarà lo spunto ideale per “Il punto” di Luca Mercalli, che apre ufficialmente il cartellone degli appuntamenti (alle ore 21 di stasera al [...]

Visualizza tutte le notizie dalle Aziende