di Paolo Travisi
Altro che perovskite e celle solari di nuova generazione per il fotovoltaico di domani. E se venisse dai molluschi bivalvi giganti, una soluzione ancora più performante per produrre energia rinnovabile? Quando ci riferiamo ai molluschi, non parliamo esattamente di vongole, ma di un parente lontano che vive nella barriera corallina del Pacifico Occidentale, vicino all’isola di Palau, la Tridacne Gigante, ritenuto il mollusco più grande del Pianeta, le cui valve – cioè le conchiglie, proprio come le vongole – possono raggiungere il metro e mezzo di lunghezza e toccare i 300 kg di peso.
Alghe come antenne per amplificare la luce
Uno studio americano, condotto all’Università di Yale, dalla fisica e biologia Alison Sweeney ha scoperto che questi molluschi giganteschi potrebbero contenere il segreto per sviluppare uno dei sistemi di conversione di energia solare più efficiente del pianeta, che potrebbe fare la felicità sia dei progettisti di pannelli solari che di bioraffinerie.
Il segreto delle tridacne gigante è nascosto nella loro stessa geometria, in cui le valve composte da colonne verticali di ricettori fotosintetici, sono coperte da uno strato di alghe unicellulari, anche loro cresciute in verticale lungo la loro superficie, che catturano la luce per poi diffonderla.
“La ricerca ha evidenziato che questa precisa simbiosi geometrica in verticale tra alghe e tridacne diffonde la luce alle frequenze più basse. E’ come se le alghe avessero un doppio ruolo: prima di antenne verticali che catturano la luce solare che filtra nelle acque dell’oceano e poi di amplificazione della stessa alla struttura iridescente del mollusco gigante”, spiega a Rinnovabili Mario Pagliaro, del CNR-ISM, esperto di energia solare, che aggiunge: “Le piccole particelle delle alghe hanno delle cellule iridescenti che fanno passare la luce ed allargano il raggio d’azione, portandola alle cellule del mollusco, che a sua volta assorbe i fotoni e li converte in nutrienti, tramite il processo fotosintetico”.
I molluschi si allungano per catturare ancora più luce e raggiungono il 67% di efficienza quantica
Nella ricerca americana, pubblicata sulla rivista PRX: Energy, il team ha elaborato un modello analitico basato sulla geometria, il movimento e le caratteristiche di diffusione della luce delle tridacne giganti per determinare l’efficienza massima dei sistemi fotosintetici. Le alghe del mollusco che crescono in verticale, sono parallele alla luce in entrata nell’oceano, fattore che permette alle alghe stesse di assorbire la luce con un alto tasso di efficienza, perché si avvolge in modo uniforme attorno a ciascun cilindro di alghe verticali.
Considerando le fluttuazione della luce solare, prendendo come arco temporale una giornata tipica dall’alba al tramonto “i ricercatori americani hanno stimato, tramite il loro modello di calcolo, che l’efficienza quantica, cioè la capacità di convertire i fotoni in elettroni, fosse di circa il 42%”, spiega Pagliaro.
E questo è solo un primo dato, perché poi l’esperimento è andato oltre, in quanto le tridacne durante il giorno possono oscillare ed allungarsi, e questo spostamento della struttura a colonne verticali delle valve rende ancora più efficiente la cattura di energia solare, arrivando ad un’efficienza quantica del 67%.
Pagliaro del Cnr-Ism: “Studio interessante per le bioraffinerie”
Ma la lezione imparata dai molluschi giganti potrebbe davvero trovare applicazione nello sviluppo di energia fotovoltaica e nella bioraffineria? “Sono convinto che la scoperta delle funzionalità geometrica delle alghe potrebbe avere grande utilità nello sviluppo dei cilindri dei bioreattori all’interno dell’industria di bioraffineria, quindi nella produzione di biocombustibili o di derivati dalle alghe. Invece sono molto scettico sul discorso del fotovoltaico, perché avrebbe dei costi molto alti e sarebbe un materiale troppo delicato che si degraderebbe velocemente, inutile per creare celle solari, che devono resistere a temperature molto alte e situazioni climatiche estreme per durare negli anni”.
Dallo studio americano, ipotesi per pannelli solari elastici per coltivare alghe
Secondo la ricercatrice americana, invece, lo studio sulla Tridacne gigante potrebbe offrire essere da ispirazione per tecnologie energetiche sostenibili più efficienti: “Si potrebbe immaginare una nuova generazione di pannelli solari che coltivino alghe o pannelli solari economici fatti di un materiale elastico”.