Energia pulita ed economica da acqua e sole, il sogno della biomimesi
(Rinnovabili.it) – Madre natura ha reso la fotosintesi artificiale uno dei processi più interessanti per generare energia pulita da risorse completamente rinnovabili. Va da sé che riuscire a replicare il processo su ampia scala potrebbe fornire all’essere umano un efficace strumento per affrancarsi dalla dipendenza delle fonti fossili. Ma imitare reazioni naturali che hanno richiesto centinaia d’anni di sviluppo e renderle competitive sul fronte commerciale, è un’impresa ardua. Uno dei passaggio più delicati e complessi è, ancora oggi, la produzione di ossigeno (O2) a partire da acqua e sole.
Difficoltà che non hanno frenato gli scienziati dell’EPFL di Losanna. Qui, un gruppo di ingegneri molecolari è riuscito ad ottenere un’efficiente foto-ossidazione dell’acqua. E lo ha fatto impiegando una miscela di polimeri semiconduttori, nota anche come elettronica organica.
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Rispetto alle controparti inorganiche come silicio e ossidi metallici, i semiconduttori organici offrono una grande promessa: consentire una fotosintesi artificiale scalabile, a basso costo e ad alte prestazioni. Dalla loro hanno una buona modulabilità delle proprietà a livello molecolare e la capacità di essere processabili in soluzione a bassa temperatura. A livello dell’ossidazione dell’acqua, tuttavia, le loro prestazioni sono sempre state basse.
La svolta del team EPFL è stata realizzata sintonizzando le proprietà dei polimeri sui requisiti della reazione di ossidazione dell’acqua; e assemblandoli in quella che viene chiamata una miscela di “eterogiunzione di massa” (Bulk HeteroJunctions – BHJ) che migliora ulteriormente l’efficienza della reazione catalitica solare. Il team ha anche ottimizzato la conduzione delle cariche utilizzando interfacce accuratamente progettate. Il risultato? Il fotoanodo realizzato a base di polimeri BHJ mostra prestazioni di due ordini di grandezza in più rispetto ai precedenti dispositivi a base organica. Gli scienziati hanno anche identificato i fattori chiave che influenzano la produzione di O2, elemento che permetterà in futuro di migliorare la generazione di energia pulita tramite la fotosintesi artificiale. La ricerca è stata pubblicata su Nature Catalysis (testo in inglese).