Idrogenasi e TiO2 per produrre idrogeno verde low costa da acqua e sole
(Rinnovabili.it) – Nuovi passi avanti per la fotoelettrolisi dell’acqua, questa volta in direzione della sostenibilità. Un gruppo di chimici della Swansea University ha lavorato con alcuni ricercatori della CEA Grenoble per mettere a punto un nuovo approccio catalitico alla produzione di idrogeno verde low cost. La chiave del lavoro? Impiegare enzimi naturali al posto dei costosi catalizzatori sintetici a base di platino. “Nel nostro lavoro – spiega il dottor Moritz Kuehnel, docente senior presso il dipartimento di chimica della Swansea University – impieghiamo idrogenasi (una classe di enzimi batterici) per generare idrogeno verde usando la luce solare. A differenza dei catalizzatori sintetici che sono basati su metalli preziosi, le idrogenasi contengono solo elementi abbondanti come ferro e nichel”.
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In natura questi enzimi sono impiegati da batteri e alghe per trasformare e quindi rendere utilizzabile l’energia chimica contenuta nei legami a idrogeno. La loro capacità di catalizzare l’ossidazione reversibile dell’idrogeno ha da tempo attirato l’attenzione della ricerca energetica, ma rendere pratico il loro utilizzo al di fuori dei microrganismi costituisce una sfida. Il problema principale è che le idrogenasi sono molto sensibili e tendono a disattivarsi rapidamente se esposte all’aria.
Per superare l’ostacolo, il team ha sviluppato solventi ingegnerizzati che consentono alle idrogenasi di funzionare nell’aria. Mettendo gli enzimi in questi solventi invece che in acqua è possibile renderli più attivi e stabili fornendo un nuovo percorso per generare idrogeno verde low cost.
“Abbiamo integrato nanoparticelle sintetiche ad enzimi naturali nei cosiddetti materiali ibridi, che combinano il meglio di entrambi i mondi per ottenere funzionalità nuove e superiori”, spiega la dott.ssa Christine Cavazza, scienziata senior presso CEA Grenoble. “Le nanoparticelle di TiO2 sono formidabili nell’impiego della luce solare per generare cariche e le idrogenasi sono estremamente efficienti nell’usare queste cariche per produrre idrogeno” dall’acqua. La combinazione dei due elementi quindi la generazione efficiente di idrogeno verde dalla luce solare, rendendo il processo più economico, veloce e flessibile. I risultati dei ricercatori sono stati appena pubblicati sulla rivista Angewandte Chemie.