Un professore di chimica della University of Central Florida (UCF) ha trovato un modo per innescare il processo di fotosintesi in un materiale sintetico, trasformando il gas serra in aria pulita e producendo contemporaneamente energia. Il processo, i cui risultati sono stati pubblicati sulle pagine della prestigiosa rivista Journal of Materials Chemistry A, ha delle grandi potenzialità sia sul fronte della riduzione delle emissioni nocive legate ai cambiamenti climatici sia su quella della produzione di energia pulita.
Reazione chimica su MOF
Il professore Fernando Uribe-Romo e il suo team è riuscito ad innescare una reazione chimica su particolari strutture metallo-organiche (metal-organic framework – MOF) molto simile a un processo di fotosintesi clorofilliana ma artificiale. Se nel processo naturale l’anidride carbonica e i raggi solari vengono trasformati in sostanze nutrienti, in questo caso viene prodotto del combustibile solare.
I limiti della ricerca degli ultimi anni
Si tratta di un meccanismo che gli scienziati di tutto il mondo stanno studiando da anni, scontrandosi con la difficoltà di utilizzare luce visibile per innescare la trasformazione chimica. I raggi ultravioletti hanno infatti abbastanza energia per consentire la reazione in materiali comuni come il biossido di titanio, ma costituiscono solo circa il 4% della luce che la Terra riceve dal sole.
La spettro visibile- che comprende le lunghezze d’onda che vanno dal viola al rosso, rappresenta la maggior parte dei raggi solari, ma ci sono pochi materiali che sono in grado di raccogliere questi colori chiari per innescare la reazione chimica che trasforma CO2 in carburante. I ricercatori hanno provato con una varietà di materiali, ma quelli che possono assorbire la luce visibile sono nella maggior parte dei casi rari e costosi, come il platino, il renio e l'iridio, rendendo il processo proibitivo da un punto di vista economico.
Titanio unito a molecole organiche
Uribe-Romo ha scelto di usare il titanio, un comune metallo non tossico, aggiungendolo a delle molecole organiche che agiscono come antenne per la raccolta della luce. Queste molecole, chiamate N-alchil-2-aminotereftalati, possono essere progettate per assorbire alcuni colori specifici di luce quando sono incorporate nel MOF. In questo caso, la struttura è stata sincronizzata per attirare il colore blu.
Il team di ricerca ha assemblato un fotoreattore a Led blu per testare l’ipotesi. Una quantità misurata di anidride carbonica è stata lentamente immessa nel fotoreattore, la luce blu si è lentamente staccata all’interno della camera cilindrica, imitando la lunghezza d’onda blu solare.
La reazione chimica ha trasformato la CO2 in due forme ridotte di carbonio, formato e formamide (due tipi di combustibile solare) e ha attivato il processo di purificazione dell'aria.
Stazioni cattura Co2 per le centrali elettriche
L'obiettivo è quello di continuare a ottimizzare il processo in modo da poter utilizzare sempre maggiori quantità di anidride carbonica e di sfruttare l’intero spettro solare- ha dichiarato Uribe-Romo.
Il team spera di riuscire a realizzare delle vere e proprie stazioni di cattura Co2 installabili ad esempio nelle vicinanze di centrali elettriche, che fungano da purificatori dell’aria e al tempo stesso da sistemi che producano energia pulita da reimmettere nella centrale.
Tegole per le coperture degli edifici
Ma pensano anche a delle versioni domestiche del dispositivo. Se si riuscissero a progettare delle tegole con cui realizzare le coperture degli edifici si contribuirebbe alla riduzione dell’inquinamento e al tempo stesso i residenti potrebbero coprire parte dei loro consumi con l’auto produzione energetica.
