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Ma è davvero possibile creare un dispositivo capace di imitare la fotosintesi delle piante? Un gruppo di ricercatori dell’Università di Cambridge ci è riuscito, e a quanto pare questa soluzione si basa su anidride carbonica, luce solare e acqua, per sfornare carburante pulito. Si tratta di una vera e propria “foglia artificiale”, un sistema ibrido che potrebbe dare il via a una produzione di sostanze chimiche senza ricorrere ai combustibili fossili.
Il progetto si basa su un dispositivo che unisce semiconduttori organici a enzimi batterici, sfruttando l’energia solare per convertire l’anidride carbonica in formiato, un composto che può essere utilizzato come combustibile o reagente per la sintesi di numerosi prodotti industriali. In altre parole, il dispositivo riesce a compiere artificialmente ciò che le piante fanno da milioni di anni: utilizzare la luce del sole per produrre energia chimica.
La differenza rispetto ai prototipi precedenti è che le prime versioni di foglie artificiali si basavano su materiali tossici o poco stabili, e richiedevano sostanze aggiuntive per funzionare. Questa nuova evoluzione, invece, utilizza semiconduttori organici non tossici e biocatalizzatori naturali, garantendo maggiore durata e stabilità.
Fotocatodo organico semi-artificiale
Secondo i ricercatori, il sistema può operare in modo continuo per oltre 24 ore, il doppio del tempo dei dispositivi sviluppati finora, mantenendo un’efficienza quasi perfetta nel trasferimento di elettroni durante la reazione.
Pubblicato sulla rivista Joule, lo studio descrive di fatto per la prima volta l’impiego di semiconduttori organici come elemento di raccolta della luce in una struttura bioibrida. “Il risultato è un dispositivo che combina il meglio dei due mondi – materiali organici regolabili e non tossici, ed enzimi altamente selettivi ed efficienti”, spiega la ricercatrice Celine Yeung, coautrice dello studio.
Il team ha dimostrato anche che il composto ottenuto può essere usato direttamente in reazioni chimiche “a cascata” (o “domino”) per realizzare altri prodotti, tra cui precursori di farmaci con elevata purezza. Si tratta di un approccio che potrebbe ridurre drasticamente il consumo energetico e l’impatto ambientale dell’industria chimica.
Il prossimo passo sarà aumentare la durata e la versatilità del dispositivo, adattandolo alla produzione di diversi tipi di composti chimici e carburanti.