Ricerca e innovazione

Una pianta artificiale per trasformare la luce del sole e l’anidride carbonica in combustibili sostenibili

28 Marzo 2019

In natura, le piante catturano anidride carbonica e acqua dall’aria e, con l’aiuto dell’energia solare, trasformano queste molecole in zuccheri. Imitando questo meccanismo, un gruppo di ricercatori europei guidato da Victor Mougel del Politecnico di Zurigo ha creato un dispositivo che imita la fotosintesi delle piante usando anidride carbonica, acqua e luce solare per produrre combustibili sostenibili a basso costo. La ricerca, pubblicata sulla prestigiosa rivista scientifica PNAS, riporta il record di efficienza di conversione della luce solare in idrocarburi tramite un approccio facile ed economico. Tra gli autori dello studio c’è Federico Bella, ricercatore del Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia del Politecnico di Torino, che ha realizzato la ricerca nell’ambito di un progetto finanziato grazie all’iniziativa “Metti in rete la tua idea di ricerca”, promossa dal Politecnico e dalla Compagnia di San Paolo.

Una delle componenti chiave di questa nuova pianta artificiale è la tecnologia che sta dietro alle sue foglie, ovvero le celle solari che catturano la luce e la trasformano in energia. “Gli approcci classici usano celle solari molto costose e fabbricate con elementi soggetti a problemi di tossicità e costo - racconta Bella - Il nostro approccio usa celle solari a perovskite a basso costo, il che consente al dispositivo finale di essere pronto all’uso in condizioni reali”. Come sottolinea anche Victor Mougel: “Altri dispositivi realizzati per fare la fotosintesi artificiale usano metalli molto costosi come iridio e argento. Il nostro sistema è concepito selezionando elementi abbondanti sulla terra, economici e che non derivano da minerali oggetto di situazioni conflittuali”.

Con questa tecnologia – continua Bellasi va oltre al fotovoltaico tradizionale a base silicio e all’operare in condizioni di lavoro di estrema pulizia e con materiali ultrapuri. Il processo, sviluppato in collaborazione con il Politecnico di Losanna richiede semplicemente supporti in vetro o in plastica, una stampante per serigrafia e un incapsulamento efficace” conclude il ricercatore.

La pianta artificiale supera quelle reali in termini di efficienza. Il nuovo dispositivo sviluppato dai ricercatori ha raggiunto un’efficienza di conversione della luce solare in idrocarburi pari al 2.3%, pur rimanendo una soluzione economica e facile da realizzare. 

Inoltre, siccome il dispositivo usa anidride carbonica come unica fonte di carbonio per produrre combustibili e prodotti chimici, potrebbe eventualmente portare ad una soluzione sostenibile contro l’accumulo di gas serra nella nostra atmosfera. Le piante producono zuccheri, invece questi dispositivi forniscono combustibili e prodotti a valore aggiunto che possono essere facilmente inseriti nelle nostre catene commerciali. “Dispositivi come questa pianta artificiale ci portano molto vicini al concetto spesso evocato di economia circolare”, dice Bella: “Immaginate un mondo dove i combustibili vengano dalla stessa anidride carbonica che produciamo quando li bruciamo”. Conclude Mougel: “Potenzialmente, possiamo fermare le emissioni di anidride carbonica e limitare gli effetti del cambiamento climatico”.