Cos'è e come funziona la fotosintesi artificale.

Per fotosintesi artificiale si intende il processo chimico che replica la fotosintesi naturale per convertire luce solare, acqua e anidride carbonica (CO2) direttamente in combustibili rinnovabili (come l'idrogeno o il metanolo).

 

Anziché produrre soltanto energia elettrica, questo processo imita le foglie 'imprigionando' l'energia solare nei legami chimici di vettori energetici puliti.

 

Sebbene le basi scientifiche siano note da decenni, la ricerca globale — sostenuta da importanti finanziamenti come quelli del Consiglio Europeo della Ricerca (ERC) — è oggi focalizzata sulla creazione di catalizzatori stabili ed economici per rendere la tecnologia scalabile a livello industriale.

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Come funziona il processo:

 

Per simulare la foglia, il processo artificiale deve compiere due reazioni chimiche fondamentali:

 

- scissione dell'acqua (Water Splitting): utilizzando la luce solare e un catalizzatore, la molecola d'acqua (H2O) viene "spezzata" per produrre ossigeno (O2) e liberare idrogeno verde (H2).

 

- riduzione della CO2: l'anidride carbonica catturata dall'atmosfera (o dai fumi industriali) viene fatta reagire con gli elettroni e i protoni liberati dall'acqua per sintetizzare combustibili liquidi o gassosi (metano, metanolo, acido formico).

 

La fotosintesi artificale non è quindi un'alternativa ai pannelli solari tradizionali, ma un modo per immagazzinare l'energia solare sotto forma di carburante, utilizzabile quando il sole non c'è o in settori difficilmente elettrificabili (come l'aviazione o il trasporto navale).

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Oggi le strade per realizzarla si dividono principalmente in tre approcci:

 

- celle fotoelettrochimiche (PEC): sono dispositivi a stato solido (simili a pannelli solari immersi in acqua) che usano semiconduttori e catalizzatori per produrre idrogeno o convertire la CO2.

 

- sistemi Ibridi / bio-ispirati: questi sistemi combinano materiali sintetici assorbitori di luce con enzimi naturali o batteri ingegnerizzati che compiono le conversioni chimiche con altissima selettività.

 

- progetti tipo ERC: si tratta di progetti concentrati sulla comprensione dei meccanismi quantistici e proteici della fotosintesi biologica per replicare l'efficienza dei complessi naturali (come il Fotosistema II).

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