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FP7

1DH2OP Risultato in breve

Project ID: 625034
Finanziato nell'ambito di: FP7-PEOPLE
Paese: Regno Unito

Idrogeno biocombustibile dalla luce solare

Un’iniziativa finanziata dall’UE ha studiato dei sistemi di fotosintesi artificiale migliori e più redditizi. L’obbiettivo era quello di catturare e immagazzinare l’energia solare nei legami chimici di un combustibile, fornendo così una forma sostenibile di energia rinnovabile per il futuro.
Idrogeno biocombustibile dalla luce solare
La luce solare può fornire una possibile fonte energetica per la produzione di idrogeno separando l’acqua nei suoi elementi costituenti mediante la fotosintesi artificiale. Ricercatori europei hanno usato un nuovo approccio che integra nanomateriali semiconduttori con enzimi biologici cataliticamente attivi per ridurre i protoni a idrogeno in un elettrolita acquoso esposto alla luce solare.

L’obbiettivo iniziale del progetto 1DH2OP (Coupling of one-dimensional TiO2 with hydrogenase: simultaneous visible-light driven H2 production and treatment of an organic pollutant) era quello di migliorare l’uso di materiali enzima-elettrodo. Questo si basava su due enzimi, fotosistema II (PSII) per l’ossidazione dell’acqua e idrogenasi per la riduzione dei protoni.

Il secondo obbiettivo del progetto era quello di sviluppare una strategia per immobilizzare l’idrogenasi su un fotocatodo p-Si per la produzione di idrogeno, rendendo possibile lo sviluppo di una cella fotoelettrochimica tandem basata su enzimi. Questo ha consentito lo sviluppo di un sistema fotocatalitico non assistito per scindere le molecole d’acqua usando la luce solare.

Inoltre, i ricercatori hanno esaminato due processi simultanei per la produzione di idrogeno (H2) e la riduzione dell’anidride carbonica (CO2) per mezzo di un complesso batterico formato idrogeno liasi. Questi sviluppi hanno portato alla progettazione di nuovi sistemi biomimetici artificiali per impieghi nel campo della bioenergia.

I partner del progetto hanno costruito con successo la cella fotoelettrochimica bio-ibrida basata su enzimi, fotocatodi basati su enzimi e processi enzimatici con simultanea produzione di H2 e riduzione di CO2. Questo ha dimostrato la versatilità degli enzimi biologici quando essi vengono accoppiati con materiali inorganici e semiconduttori.

L’accoppiamento diretto di (PSII) e idrogenasi ha mostrato di essere una strada efficiente per la produzione foto-biologica di H2. Ci si aspetta che i progressi nell’interfaccia del fotoanodo PSII portino a ulteriori miglioramenti nelle efficienze di conversione da luce a prodotto.

Il biossido di titanio (TiO2) è stato usato come strato protettivo e come efficiente strato di interfaccia per l’immobilizzazione dell’idrogenasi. Esso ha inoltre fornito una piattaforma attuabile per collegare l’enzima a un semiconduttore di tipo p al fine di effettuare una riduzione di protoni spinta dalla luce in reazioni catalitiche. Ulteriori miglioramenti potrebbero essere apportati allo strato di interfaccia applicando un sottile strato di TiO2 usando il metodo della deposizione di strati atomici.

Il lavoro portato a termine da 1DH2OP sul formato idrogeno liasi ha dimostrato un sistema eccezionale per mezzo del quale gli enzimi possono reagire per effettuare produzione di H2 e riduzione di CO2 all’interno di un singolo complesso. Di conseguenza, il sistema biomimetico sviluppato può essere usato per la produzione di biocombustibile H2. Questo aiuterà a incrementare la competitività dello Spazio europeo della ricerca nel campo della ricerca sulle energie rinnovabili e a mitigare il cambiamento climatico.

Informazioni correlate

Keywords

Energia solare, nanomateriali semiconduttori, 1DH2OP, fotosistema II, idrogenasi, fotocatodo p-Si, cella fotoelettrochimica, fotocatodo, fotoanodo formato idrogeno liasi, biossido di titanio
Numero di registrazione: 183225 / Ultimo aggiornamento: 2016-08-18
Dominio: Energia