Una foglia artificiale sfrutta tutte le potenzialità dell’energia solare
Lo sfruttamento sostenibile di fonti di energia rinnovabile sta aprendo la strada a un futuro senza uso di combustibili fossili. «Negli anni ottanta, nessuno credeva che il fotovoltaico sarebbe diventato commercialmente sostenibile», osserva José Ramón Galán-Mascarós, coordinatore del progetto A-LEAF e professore di ricerca presso l’Istituto per la ricerca chimica della Catalogna, in Spagna. «Oggi l’energia solare è più economica rispetto a numerose altre fonti energetiche che alimentano la rete energetica. Naturalmente, si tratta del risultato di molti studi scientifici, ma un altra ragione è che siamo riusciti a scalare la tecnologia.» Con l’aumento di energia rinnovabile trasformata in elettricità, lo stoccaggio si è rivelato un fattore chiave. «Se vogliamo davvero allontanarci dai combustibili fossili, allora non possiamo affidarci alle sole batterie per lo stoccaggio di energia», spiega Galán-Mascarós. «Ad esempio, su scala dell’industria pesante, le batterie diventano semplicemente troppo pesanti e non sono sempre affidabili.»
Foglie artificiali
Una soluzione a tale sfida è trasformare l’elettricità proveniente da fonti rinnovabili in combustibili «verdi» e neutrali in termini di emissioni di carbonio. Ciò fornirebbe una modalità efficiente ed ecocompatibile per lo stoccaggio dell’energia solare in eccesso, ad esempio quando c’è troppo sole, e potrebbe contribuire direttamente a sostituire i combustibili fossili. Tuttavia, per arrivare a questo punto, la tecnologia deve dimostrarsi affidabile e scalabile. Questo era l’obiettivo del progetto A-LEAF, che ha cercato di sviluppare un dispositivo per replicare la fotosintesi e che producesse combustibili solari e sostanze chimiche. Il prototipo ultimato, che assomiglia un po’ a una bibita in lattina, assorbe la luce solare proprio come le foglie di un albero. Aggiungendo acqua e anidride carbonica, il prototipo produce formiato, utilizzabile come combustibile solare, nonché ossigeno. «Questo progetto era complicato da un punto di vista scientifico, poiché non abbiamo usato necessariamente i migliori materiali possibili per costruire il nostro dispositivo», aggiunge Galán-Mascarós. «Avremmo potuto utilizzare materiali rari potenzialmente più efficaci, ma sarebbe stato difficile presentare questo dispositivo come una soluzione sostenibile in grado di trasformare la società.» Il progetto ha unito competenze scientifiche in diversi ambiti e conoscenze tecniche industriali. Tutti i partecipanti condividevano lo scopo di far progredire l’energia rinnovabile. «Sapevamo tutti che avremmo dovuto sviluppare una foglia artificiale che funzionasse e che fosse redditizia e sostenibile», afferma Galán-Mascarós. «Se vogliamo compiere la transizione verso un’economia affrancata dai combustibili fossili, non possiamo concentrare l’attenzione solo sulla scienza.»
Un futuro decarbonizzato
Dopo avere dimostrato la fattibilità della tecnologia, il prossimo obiettivo è coinvolgere un numero maggiore di partner industriali e scalare il processo. «Abbiamo dimostrato che questa tecnologia funziona, senza basarci su materie prime essenziali costose», dichiara Galán-Mascarós. Ora l’interrogativo non è se si può migliorare l’efficienza del 10 o 15 %, ma se la produzione può essere scalata, poniamo, da 50 mg di combustibile all’ora a 50 kg all’ora. «Dobbiamo produrre quantità che sono interessanti per l’industria», aggiunge Galan-Mascaros. Inoltre, il progetto ha introdotto alcune nuove tecniche scientifiche e strumenti di calcolo. Tali novità potrebbero aiutare gli scienziati ad approfondire le prestazioni dei materiali secondo condizioni rigorose, fino alla risoluzione nanometrica. Tuttavia, Galán-Mascarós sottolinea che il principale impatto sarà il contributo del progetto alla transizione verso i combustibili rinnovabili. «Una nuova generazione di ricercatori e di tecnici è stata formata nell’ambito dei combustibili solari», osserva Galan-Mascaros. «Il nostro contributo più rilevante è stato quello di rafforzare le conoscenze e la consapevolezza sull’importanza e il potenziale di questo campo. Speriamo che A-LEAF abbia ricoperto un ruolo, seppur modesto, sulla via verso un futuro decarbonizzato.»
Parole chiave
A-LEAF, solare, fotosintesi, energia, elettricità, combustibili, decarbonizzato, rinnovabile
