Gli scienziati del MIT hanno annunciato di aver raggiunto una delle pietre miliari nella produzione di energia sostenibile – lo sviluppo di una foglia artificiale economicamente sostenibile. Parlando al 241esimo Meeting Nazionale della American Chemical Society, hanno descritto una cella solare avanzata delle dimensioni di una carta da gioco che simula il processo, chiamato fotosintesi, che le piante verdi utilizzano per convertire la luce solare e l’acqua in energia.
“La foglia artificiale è stata uno dei Santi Graal della scienza per decenni”, ha dichiarato Daniel Nocera, che ha guidato il team di ricerca. “Crediamo di esserci riusciti. La foglia artificiale potrebbe essere una svolta epocale in particolare come fonte economica di energia elettrica nelle case rurali dei paesi in via di sviluppo. Il nostro obiettivo è creare in ogni casa una piccola centrale elettrica”, ha detto. “Si possono immaginare villaggi in India e in Africa fra non molto tempo con questo conveniente sistema di alimentazione”.
Il dispositivo non ha alcuna somiglianza con le controparti fatte da Madre Natura su querce, aceri e altre piante verdi, che tuttavia gli scienziati hanno utilizzato come modello per i loro sforzi nel realizzare questo nuovo genere di celle solari. Grande come una carta da gioco, ma più sottile, il dispositivo è fatto “da silicio e catalizzatori, sostanze che accelerano le reazioni chimiche che altrimenti non si verificherebbero, o sarebbero lente. Con pochi litri di acqua e con la luce del sole, il dispositivo potrebbe produrre abbastanza elettricità per rifornire una casa di un paese in via di sviluppo per l’intero giorno, ha detto Nocera. E questo sarà possibile grazie alla scissione dell’acqua nelle sue due componenti, idrogeno e ossigeno.
I gas di idrogeno e ossigeno saranno inviati in una cella a combustibile, che utilizza questi due materiali per produrre energia elettrica, che potrà essere sia sul tetto della casa o accanto ad essa.
Nocera, che lavora presso il Massachusetts Institute of Technology, sottolinea che la “foglia artificiale” non è un concetto nuovo. La prima foglia artificiale è stata sviluppata più di dieci anni fa da John Turner della National Renewable Energy Laboratory di Boulder, in Colorado. Anche se realizzava la fotosintesi con una buona efficienza, il dispositivo di Turner era poco pratico per un uso più ampio, perché ad esempio usava metalli rari e molto costosi. Inoltre, era altamente instabile – con una durata di appena un giorno.
La nuova “foglia” di Nocera supera questi problemi. E’ realizzata con materiali poco costosi, che sono ampiamente disponibili, opera in condizioni semplici ed è altamente stabile. Studi di laboratorio hanno dimostrato che un prototipo di foglia artificiale potrebbe funzionare continuamente per almeno 45 ore senza un calo dell’attività.
La chiave di questa svolta è la recente scoperta di Nocera di nuovi catalizzatori poco costosi fatti di nichel e cobalto che sono in grado di dividere l’acqua in modo efficiente nelle sue due componenti, idrogeno e ossigeno, in condizioni semplici. In questo momento, la foglia di Nocera è circa 10 volte più efficiente nel realizzare la fotosintesi di una foglia naturale. Inoltre, lo scienziato dice che l’efficienza in futuro potrà ancora crescere.
“Il mondo naturale è alimentato tramite la fotosintesi, e penso che il mondo del futuro sarà alimentato da fotosintesi anche sotto forma di questa foglia artificiale”, ha detto Nocera.