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Fotosintesi artificiale per produrre idrogeno per auto

Ricercatori del dipartimento di energia del Brookhaven National Laboratory e del Virginia Tech sono riusciti a mettere a punto un sistema molecolare per la fotosintesi artificiale, in grado di produrre idrogeno da utilizzare come carburante.

Copiare la natura è sempre stata una delle vie utilizzate dalla Scienza per trovare soluzioni alle esigenze dello sviluppo umano. È quanto accaduto anche questa volta nel tentativo di trovare un modo economico di produrre idrogeno da utilizzare poi come carburante per le auto del futuro.

Un gruppo congiunto composto da ricercatori del dipartimento di energia del Brookhaven National Laboratory e del Virginia Tech è riuscito infatti a mettere a punto un sistema molecolare in grado di riprodurre i meccanismi della fotosintesi delle piante, al fine di produrre idrogeno.

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Etsuko Fujita e Gerald Manbeck della Brookhaven Lab's Chemistry Division

Nella normale fotosintesi clorofilliana infatti quest'ultimo elemento è utilizzato dalle piante nel processo di trasformazione dell'anidride carbonica in glucosio. Nel sistema molecolare avviene lo stesso, ovviamente non al fine di nutrire le piante ma di alimentare le automobili. Già alcuni anni fa il team era riuscito a creare due "super molecole" in grado di eseguire i processi necessari alla fotosintesi, ovvero ‎assorbire luce, separare e trasportare cariche elettriche e catalizzare le reazioni necessarie per produrre appunto l'idrogeno. Una delle due però si è rivelata più efficiente dell'altra e ricercatori hanno cercato di comprenderne il motivo.

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‎Entrambe le super molecole infatti sono composte da diversi ioni metallici di rutenio (Ru)  – sei per una molecola, tre per l'altra – in grado di catturare l'energia solare, a loro volta connessi a un singolo centro catalitico di ioni metallici di rodio (Rh).‎‎ La super molecola con sei ioni di rutenio si è rivelata capace di produrre 280 molecole di idrogeno  in 10 ore, mentre quella con tre ioni produce solo 40 molecole per quattro ore prima di smettere di funzionare.

Dopo una serie di test il team ha scoperto che la struttura eptametallica è più efficiente di quella tetrametallica nel produrre idrogeno perché è leggermente più povera di elettroni ed è quindi più ricettiva nel ricevere quelli necessari alla fotosintesi.

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Schema del sistema eptametallico

La comprensione di questo meccanismo ‎consentirà in futuro ai ricercatori di tutto il mondo di progettare sistemi molecolari ancora più efficaci per la fotosintesi artificiale. Però ci vorrà ancora molto tempo prima che si riescano a mettere a punto sistemi in grado di produrre le grandi quantità di idrogeno necessarie affinché si possano realizzare scorte di combustibile, tuttavia questa ricerca ha il merito di aver posto le basi per le future conquiste.


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