Nuovo passo concreto verso la de-fossilizzazione della chimica industriale. Un team di ricercatori dell’Università di Cambridge ha messo a punto una tecnologia rivoluzionaria che potrebbe cambiare per sempre il modo in cui produciamo i composti chimici: una nuova “foglia semi-artificiale”, che sfrutta la luce del sole, l’acqua e l’anidride carbonica per generare formiato, un combustibile chimico fondamentale per la produzione di farmaci, cosmetici, fertilizzanti e materiali di uso quotidiano. Il tutto senza ricorrere a combustibili fossili o sostanze tossiche.
Una foglia artificiale che imita la fotosintesi
Stando a quanto riportato da Eurekalert, il cuore del dispositivo è un’innovativa combinazione di polimeri organici fotosensibili e enzimi batterici altamente selettivi. Questa tecnologia permette di trasformare direttamente la luce solare in energia chimica, convertendo la CO₂ e l’acqua in formiato. A differenza dei prototipi precedenti, spesso basati su semiconduttori tossici o instabili, la nuova foglia bio-ibrida è più duratura, sicura ed efficiente, funzionando senza additivi chimici esterni che in passato limitavano le prestazioni.
Nei test di laboratorio, il formiato prodotto è stato utilizzato in una reazione a “domino” per ottenere composti farmaceutici con alta resa e purezza, dimostrando la praticabilità del sistema. È la prima volta che semiconduttori organici sono impiegati in un dispositivo bio-ibrido di questo tipo, aprendo nuove prospettive per una chimica sostenibile e versatile.
“Se riusciamo a rimuovere i componenti tossici e a iniziare a utilizzare elementi organici, otteniamo una reazione chimica pulita e un singolo prodotto finale, senza reazioni collaterali indesiderate“, ha affermato la co-prima autrice, la Dott.ssa Celine Yeung.
Efficienza e sostenibilità integrate
Sempre Eurekalert precisa che il successo della foglia artificiale derivi dalla perfetta sinergia tra materiali organici e biocatalizzatori. Gli enzimi, derivati da batteri solfato-riduttori, possono scindere l’acqua in idrogeno e ossigeno o trasformare la CO₂ in formiato, senza richiedere sostanze tampone instabili. L’integrazione di un enzima ausiliario, la carbonic anhydrase, in una struttura di titania porosa, permette al sistema di funzionare in una semplice soluzione di bicarbonato, simile all’acqua frizzante, evitando additivi non sostenibili.
Questa combinazione garantisce reazioni chimiche pulite, con un singolo prodotto finale e senza effetti collaterali. Il dispositivo ha prodotto correnti elevate e ha raggiunto un’efficienza quasi perfetta nel convogliare elettroni verso la produzione di carburanti chimici, funzionando ininterrottamente per oltre 24 ore, più del doppio rispetto ai precedenti prototipi. I ricercatori puntano ora a prolungare la durata del dispositivo e a rendere la tecnologia adattabile alla produzione di diversi composti chimici.
“Abbiamo dimostrato che è possibile creare dispositivi alimentati a energia solare che non sono solo efficienti e durevoli, ma anche privi di componenti tossici o insostenibili“, ha affermato il professor Erwin Reisner del Dipartimento di Chimica Yusuf Hamied di Cambridge, che ha guidato la ricerca. “Questa potrebbe rappresentare una piattaforma fondamentale per la produzione di combustibili e prodotti chimici ecologici in futuro: è una vera opportunità per fare chimica in modo entusiasmante e importante“.
