Imitare le piante: la fotosintesi artificiale come via per la sostenibilità

Realizzata una nuova molecola capace, sotto l'influenza della luce, di immagazzinare simultaneamente due cariche positive e due cariche negative. A farlo un gruppo di ricerca guidato da Oliver Wenger e dal Mathis Brandlin presso l'Università di Basilea, dove gli studi interdisciplinari che abbracciano temi dell'attualità, come quelli riguardanti sostenibilità, ambiente ed energia sono sempre all'avanguardia.

Lo studio, pubblicato su Nature Chemistry, rappresenta un passaggio fondamentale verso la fotosintesi artificiale, con l'obiettivo di convertire efficacemente la luce solare in combustibili a zero emissioni di carbonio. Non è poco se si pensa in prospettiva alla sostenibilità del pianeta. La fotosintesi naturale delle piante, infatti, utilizza la luce solare per trasformare l'anidride carbonica in molecole energetiche come gli zuccheri, un processo che costituisce la base della vita sulla Terra. La molecola sviluppata imita questo meccanismo fondamentale: è composta da cinque unità collegate in serie, con due siti che rilasciano elettroni e si caricano positivamente, due siti che li catturano caricandosi negativamente, e una componente centrale che assorbe la luce solare e avvia la reazione di trasferimento elettronico. Il processo di generazione delle quattro cariche avviene tramite due lampi di luce successivi. Il primo produce una carica positiva e una negativa, che si spostano verso le estremità opposte della molecola; il secondo replica la reazione, consentendo l'immagazzinamento simultaneo di due cariche positive e due negative. Grazie a questa sequenza graduale, la molecola funziona efficacemente anche con intensità luminosa bassa, vicina a quella della luce solare naturale, superando il limite delle precedenti ricerche che richiedevano luci laser molto potenti. Le cariche immagazzinate restano stabili per un tempo sufficiente a permettere reazioni chimiche successive, come la scissione dell'acqua in idrogeno e ossigeno, un processo cruciale per la produzione di combustibili solari sintetici quali idrogeno, metanolo e benzina artificiale, che aspirano ad azzerare le emissioni di carbonio.

Sebbene la molecola da sola non costituisca un sistema completo di fotosintesi artificiale, i ricercatori ritengono di aver identificato un elemento chiave del puzzle, con potenziali ricadute importanti nella progettazione di tecnologie per un futuro energetico sostenibile.