Un nuovo processo a base di enzimi "elettrizzati" riesce a generare idrogeno dall'acqua senza l'impiego di metalli preziosi e rari o di distillazione
Una nuova strada per produrre idrogeno verde economico
(Rinnovabili.it) – Arriva da un gruppo di ricercatori dell’Università di Tel Aviv un innovativo processo di produzione per idrogeno verde economico, che potrebbe scavalcare la tradizionale elettrolisi. E generare un prodotto competitivo con l’H2 grigio, il vettore ottenuto da combustibili fossili.
I problemi dell’elettrolisi classica
Attualmente la versione rinnovabile a zero emissioni del vettore è ottenuta dalla “rottura” delle molecole d’acqua tramite elettrolizzatori alimentati (direttamente e non) da impianti eolici o fotovoltaici. Nonostante i grandi progressi raggiunti da questa classe tecnologica negli ultimi anni, il processo in sé si scontra ancora con alcune limitazioni intrinseche come una differenza di potenziale minima termodinamica e problemi di sovrapotenziale. Inoltre per operare è necessaria acqua distillata priva di impurità o sali e gli elettrolizzatori si affidano a catalizzatori costituiti da metalli preziosi.
Il nuovo metodo sviluppato dal ricercatore Itzhak Grinberg e dal Dottor Oren Ben-Zvi, sotto la guida del Professor Iftach Yacoby, punta invece sull’impiego di biocatalizzatori, enzimi naturali come l’idrogenasi batterica, in grado di offrire sovrapotenziale trascurabile, alta specificità e completa biodegradabilità. Sulla carta gli enzimi possono catalizzare reazioni chimiche ad alto rendimento, in modo scalabile ed efficiente in termini di costi.
Biocatalizzatori imprigionati negli elettrodi
“L’idrogeno è molto raro nell’atmosfera – spiega Grinberg – sebbene sia prodotto da enzimi in organismi microscopici, che ricevono l’energia dai processi di fotosintesi. In laboratorio, noi ‘elettrizziamo’ questi enzimi, ossia un l’elettrodo fornisce l’energia al posto del sole. Il risultato è un processo particolarmente efficiente, senza necessità di condizioni estreme, che può utilizzare elettricità da fonti rinnovabili come pannelli solari o turbine eoliche”.
Ma per ottenere un risultato concreto il team ha dovuto capire come imbrigliare l’enzima per farlo rimanere al suo posto sull’elettrodo durante il passaggio di corrente. L’idea vincente è stata impiegare un idrogel peptidico per incapsulare il biocatalizzatore (una idrogenasi) su un elettrodo di feltro di carbonio. Il team è stato in grado di produrre idrogeno verde con un sistema nel complesso più economico e “con un’efficienza superiore al 90%“. Più precisamente, spiegano i ricercatori, “oltre il 90% degli elettroni introdotti nel sistema si sono depositati nell’idrogeno senza processi secondari”.
Idrogeno verde economico da acqua salata
“Il materiale del gel è noto – sottolinea Yacoby – ma la nostra innovazione consiste nell’averlo utilizzato per produrre idrogeno […] Il gel trattiene l’enzima per lungo tempo, anche sotto tensione elettrica, e consente di produrre idrogeno con grande efficienza e in condizioni ambientali favorevoli all’enzima, ad esempio in acqua salata , a differenza dell’elettrolisi, che richiede acqua distillata”. la ricerca è apparsa sulla rivista scientifica Carbon Energy (testo in inglese).
