Trasformare l’anidride carbonica, simbolo della crisi climatica, in una risorsa energetica. È questa la promessa che arriva da un gruppo di scienziati cinesi, che ha messo a punto un sistema ispirato alla fotosintesi per convertire CO₂ e acqua in composti chimici utili, sfruttando esclusivamente la luce del sole. Tra i prodotti ottenibili figurano anche i “mattoni” fondamentali per la produzione di carburanti come la benzina.
Un sistema artificiale che imita la natura
Il lavoro, firmato da ricercatori della Chinese Academy of Sciences e della Hong Kong University of Science and Technology e pubblicato su Nature Communications, descrive una strategia bioispirata che punta a rendere più efficiente e sostenibile la produzione di carburanti solari, offrendo una possibile alternativa per i settori più difficili da elettrificare, come aviazione e trasporto marittimo.
Alla base dell’innovazione c’è un principio semplice quanto ambizioso: replicare il funzionamento della fotosintesi naturale. Nelle piante, una molecola è in grado di immagazzinare temporaneamente gli elettroni generati dalla luce, facilitando il trasferimento di energia necessario alle reazioni chimiche.
Secondo quanto riportato dal South China Morning Post, i ricercatori hanno cercato di riprodurre questo meccanismo in un sistema artificiale. Per farlo hanno progettato un triossido di tungsteno modificato con argento, un materiale capace di accumulare elettroni durante l’esposizione alla luce e rilasciarli quando richiesto dalla reazione chimica. In questo modo si crea una sorta di “serbatoio di carica” che migliora l’efficienza della conversione.
Abbinato a catalizzatori specifici, il sistema consente la produzione fotocatalitica di monossido di carbonio a partire dalla CO2. Questo composto può poi essere ulteriormente trasformato in idrocarburi liquidi, utilizzabili come carburanti. Secondo gli autori, la strategia rappresenta un approccio universale alla produzione di combustibili solari, grazie alla sua adattabilità a diversi catalizzatori.
Addio agli agenti sacrificiali
Negli ultimi anni, la conversione fotocatalitica dell’anidride carbonica ha attirato grande attenzione come possibile strumento per mitigare le emissioni di gas serra e ridurre la dipendenza dalle risorse fossili. Tuttavia, molti sistemi precedenti si basavano su agenti organici sacrificiali, sostanze consumate in modo permanente durante la reazione per migliorare le prestazioni del processo.
Questo limite ne comprometteva la sostenibilità e ne aumentava i costi. L’utilizzo dell’acqua come fonte di elettroni rappresentava la soluzione ideale, ma richiedeva la combinazione di reazioni complesse, come l’ossidazione dell’acqua e la riduzione della CO2.
Il nuovo sistema supera questa criticità proprio grazie al meccanismo di accumulo e rilascio degli elettroni, eliminando la necessità di composti sacrificabili. Nei test condotti, il materiale ha mostrato prestazioni comparabili a quelle dei sistemi tradizionali, ma con un vantaggio ambientale evidente.
Dal laboratorio alla produzione di solar fuel
Un ulteriore elemento di rilievo riguarda la verifica del sistema sotto luce solare naturale. I ricercatori hanno dimostrato che la reazione può essere attivata direttamente dalla luce del sole, aprendo la strada a un utilizzo concreto nella produzione di solar fuel, carburanti sintetici generati grazie all’energia solare ma compatibili con le infrastrutture esistenti alimentate da combustibili fossili.
La sfida, infatti, non è la disponibilità di energia – il sole è una fonte inesauribile – ma la capacità di convertirla in carburante in modo efficiente. In questo scenario si inseriscono anche iniziative industriali come quella della società svizzera Synhelion, che nel 2024 ha avviato il primo impianto su scala industriale per la produzione di carburante solare.
Secondo gli autori dello studio, la strategia proposta non solo elimina la dipendenza da agenti non sostenibili, ma offre anche un principio progettuale versatile e robusto per costruire sistemi fotocatalitici autonomi. Un passo che potrebbe rafforzare il ruolo dei carburanti solari nella transizione energetica globale, trasformando la CO2 da problema ambientale a risorsa strategica.
