Idrogeno dalle piante: scoperta potrebbe sconvolgere il mercato energetico

Un team di ricercatori della Virginia Tech ha scoperto un modo per estrarre grandi quantità di idrogeno dalle piante, una svolta che ha il potenziale di creare una fonte di combustibile ecologico globale a basso costo.

“Il nostro nuovo processo potrebbe aiutare a porre fine alla nostra dipendenza dai combustibili fossili”, ha dichiarato YH Percival Zhang, professore associato di ingegneria dei sistemi biologici nel College of Agriculture and Life Sciences and the College of Engineering. “L’idrogeno è uno dei più importanti biocarburanti del futuro,” ha aggiunto.

Percival Zhang, BSE resea

Zhang e la sua squadra sono riusciti a utilizzare lo xilosio, il più abbondante zucchero semplice nelle piante, per produrre una grande quantità di idrogeno che in precedenza era ottenibile solo in teoria. Il metodo di Zhang può essere eseguito utilizzando qualsiasi fonte di biomassa.

La scoperta è pubblicata sulla rivista Angewandte Chemie, International Edition.

Questo nuovo metodo ecologico di produzione di idrogeno utilizza le risorse naturali rinnovabili, non rilascia quasi nessun gas serra, e non richiede metalli costosi o pesanti. Metodi precedenti per produrre idrogeno sono costosi e creano gas serra.

Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti afferma che l’idrogeno combustibile ha il potenziale per ridurre drasticamente la dipendenza dei combustibili fossili e infatti investe nella progettazione di veicoli a idrogeno. A differenza dei motori alimentati a gas che producono inquinanti, l’unico sottoprodotto del combustibile a idrogeno è l’acqua. La scoperta di Zhang apre la porta proprio ad una fonte poco costosa di energia a idrogeno. 

Jonathan R. Mielenz, del Laboratorio Nazionale di Oak Ridge, che ha familiarità con il lavoro di Zhang ma non è affiliato con questo progetto, ha detto che questa scoperta ha il potenziale di avere un impatto importante sulla produzione di energia alternativa.

“La chiave di questo interessante sviluppo è che Zhang sta usando il secondo zucchero più diffuso nelle piante per la produzione di idrogeno”, ha detto. “Questo equivale a un ulteriore vantaggio significativo per la produzione di combustibile e riduce il costo complessivo dell’idrogeno prodotto da biomasse”.

Secondo l’esperto, se la tecnologia fosse pronta fra tre anni il prodotto sarebbe già commerciabile con la possibilità di avere un enorme impatto, con un mercato di almeno mille miliardi dollari solo negli Stati Uniti. Finora gli ostacoli riguardavano l’alto costo di produzione, ma Zhang sostiene di aver trovato le risposte a questi problemi.

Per sette anni, la squadra di Zhang si è focalizzata sulla ricerca di modi non tradizionali per la produzione di idrogeno ad alto rendimento e basso costo, in particolare sulla ricerca di nuovi enzimi e sulle loro combinazioni di enzimi.

I ricercatori hanno scelto di utilizzare lo xilosio, che si trova anche fino al 30 per cento nelle pareti cellulari delle piante. Nonostante la sua abbondanza, l’uso di xilosio per rilasciare idrogeno è stato limitato. I microrganismi naturali o di ingegneria genetica che la maggioranza degli scienziati utilizzano nei loro esperimenti non possono produrre idrogeno con un’alta resa, perché questi microrganismi crescono e si riproducono invece di produrre idrogeno puro.

Per liberare l’idrogeno, gli scienziati della Virginia Tech hanno separato una serie di enzimi dai loro microrganismi autoctoni per creare un cocktail personalizzato di enzimi che non esiste in natura. Gli enzimi, quando si combinano con lo xilosio e un polifosfato, liberano un volume di idrogeno da xilosio mai registrato finora.

L’energia immagazzinata nello xilosio scinde le molecole di acqua, ottenendo dell’idrogeno ad elevata purezza, che può essere utilizzato direttamente dalla membrana a scambio protonico delle celle a combustibile.

In più, questa reazione avviene a basse temperature, generando energia che è maggiore dell’energia chimica immagazzinata nello xilosio e nel polifosfato. Ciò si traduce in un risparmio energetico di oltre il 100 per cento – un guadagno netto di energia.