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Traduzione a cura di Denis Gobbi

Dei ricercatori hanno identificato fattori chiave necessari allo sviluppo di un catalizzatore che permetterà loro di replicare la fotosintesi e convertire l’anidride carbonica in carburante pulito.

leafMolti scienziati hanno speso decenni nel tentativo di replicare il processo della fotosintesi – quella reazione che permette alle piante di convertire il biossido di carbonio, acqua e luce solare nello zucchero che alimenta la loro crescita. Se riuscissimo a replicare una “fotosintesi artificiale”, saremmo essenzialmente in grado di creare in maniera facile ed economica biofuel dall’eccesso di anidride carbonica presente nella nostra atmosfera. E’ stato provato però come questo risulti un traguardo estremamente difficile da raggiungere.

Biparticelle metalliche di oro/rame usate come catalizzatore nella degradazione del biossido di carbonio, una reazione chiave necessaria alla fotosintesi artificiale

Biparticelle metalliche di oro/rame usate come catalizzatore nella degradazione del biossido di carbonio, una reazione chiave necessaria alla fotosintesi artificiale

Ora, scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory negli Stati Uniti hanno raggiunto un importante traguardo, identificando due fattori chiave che dovranno essere considerati nella creazione di un catalizzatore che riduca il biossido di carbonio e aiuti a guidare la sua conversione in zucchero.

Un catalizzatore è essenzialmente una sostanza che velocizza una reazione senza subire nessuna variazione chimica di per sè. Fino ad ora, la ricerca di questo catalizzatore che possa legare selezionatamente ed efficientemente il bioossido di carbonio e le molecole che lo trasformano si è dimostrata estremamente ardua. Per cercar di scoprire di più riguardo i fattori che potrebbero influenzare questo catalizzatore “ideale” il team di ricerca ha creato diversi set di leghe di nanoparticelle bimetalliche di oro-rame.

Queste leghe, tutte con differenti composizioni, sono state testate per cercare di capire quale fosse la più efficace nel degradare il biossido di carbonio e i suoi prodotti intermedi come l’acido carbossilico e il monossido di carbonio.

Quel che hanno scoperto è l’esistenza di due fattori chiave, interconnessi e coinvolti nel determinare l’efficacia di un catalizzatore: gli effetti elettronico e geometrico. L’effetto elettronico si riferisce ai sottili cambiamenti nella composizione superficiale che determinano quanto bene una molecola si legherà al catalizzatore, mentre l’effetto geometrico coinvolge la disposizione degli atomi nel punto di lega.

L'esperto di nanoscienze Peidong Yang possiede una cattedra al "Berkeley Lab, UC Berkeley and the Kavli Energy NanoSciences Institute" di Berkeley

L’esperto di nanoscienze Peidong Yang possiede una cattedra al “Berkeley Lab, UC Berkeley and the Kavli Energy NanoSciences Institute” di Berkeley

“Agendo sinergisticamente, gli effetti elettronico e geometrico determinano la forza legante della reazione intermediatrice e conseguentemente la selettività ed efficienza catalitica nella riduzione elettrochimica del biossido di carbonio.” ha affermato in un rilascio alla stampa Peidong Yang, il chimico che ha guidato lo studio. “In futuro, il design di un buon catalizzatore dotato di una buona attività e selettività per la riduzione del biossido di carbonio richiederà l’attento bilanciamento di questi due effetti, come ha rilevato il nostro studio.”

Usando queste informazioni, possono ora cominciare a creare un catalizzatore che li aiuterà a trasformare il sogno della fotosintesi artificiale in realtà.

Il team crede che le nanoparticelle possano creare il catalizzatore ideale per via dei loro vantaggiosi rapporti superficie/volume e superficie/massa; combinandoli insieme potranno sbloccare potenziali ancor più grandi.

“Con queste leghe, crediamo di poter regolare la forza degli intermediatori sulla superficie del catalizzatore per potenziare l’efficacia della reazione che ci permetterà di ridurre il biossido di carbonio.” ha detto Yang.

“Le nanoparticelle costituiscono una piattaforma ideale per lo studio di questa dinamica perchè, tramite appropriati processi di sintesi, possiamo avere accesso ad una grande varietà di composizioni, dimensioni e forme, donandoci una comprensione più profonda della performance di un catalizzatore tramite un preciso controllo dei siti attivi.”

Utilizzando i benefici delle nanoparticelle combinate con la scoperta dei fattori chiave che determinano l’efficacia di un catalizzatore, Yang crede che la strada per miglioramenti verso l’ottenimento di una fotosintesi artificiale sia ormai stata tracciata.

Fonte: nature.com

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Traduzione a cura di Peter Ray e  Daniel Iversen

15/03/2012 – Anche se il consolidamento fiscale e la lotta contro la disoccupazione di massa sono le sfide più immediate, i paesi non devono trascurare i problemi a lungo termine. È necessario infatti prendere subito delle misure per evitare danni irreversibili all’ambiente.
” La crescita di fonti di più ecologiche può aiutare i governi ad affrontare questi problemi pressanti”, ha dichiarato il segretario generale dell’OCSE Angel Gurria.
“Per soddisfare le esigenze di oltre 9 miliardi di persone nel mondo entro il 2050, sarà cruciale rendere più rispettose dell’ambiente le attività di produzione, attività agricole, di approvvigionamento idrico e di produzione dell’ energia”
La pubblicazione OECD Environmental Outlook to 2050: The Consequences of Inaction presenta le ultime proiezioni delle tendenze socio-economiche per i prossimi quattro decenni, e le realitve implicazioni per le quattro aree principali di interesse: cambiamento climatico, biodiversità, acqua e impatto dell’inquinamento ambientale sulla salute. Nonostante la recente recessione, l’economia mondiale è proietttata quasi nel quadruplicare entro il 2050. La carestia degli standard di vita sarà accompagnata da un aumento continuo della domanda di energia, cibo e di risorse naturali – e di maggiore inquinamento.
I costi dell’inerzia potrebbero essere colossali, sia  in termini economici che umani, ma anche umana, potrebbe essere enorme. Senza nuove politiche:
  • La domanda globale di energia aumenterà dell’ 80% entro il 2050, questo aumento sarà in gran parte il risultato delle economie emergenti (prevista per il 15% in Nord America, 28% nei paesi europei dell’OCSE, 2,5% in Giappone e 112% in Messico) e sarà soddisfatta ancora all’ 85% mediante l’uso di combustibili fossili. La conseguenza potrebbe essere un aumento del 50% delle emissioni globali di gas serra (GHG) e un peggioramento dell’inquinamento atmosferico.
  • L’ inquinamento atmosferico urbano è destinato a diventare la principale causa di mortalità ambientale in tutto il mondo entro il 2050, in testa alle acque sporche e alla mancanza di servizi igienico-sanitari. Il numero di morti premature dovute all’esposizione prolungata agli agenti atmosferici che portano ad insufficienza respiratoria potrebbe raddoppiare rispetto ai 3,6 milioni correnti ogni anno a livello globale, con maggior incidenza in Cina e in India. A causa dell’invecchiamento della popolazione urbanizzata, i paesi dell’OCSE avranno probabilmente uno dei più alti tassi di morte prematura per l’ozono troposferico nel 2050, secondi solo all’India.

Morti premature da ozono troposferico: numero di morti per milione di abitanti

Fonte: OECD (2012), OECD Environmental Outlook to 2050; Baseline, output dell’Immagine dalla Suite di modelli.  Accesso ai dati non ricorrenti in Escel

  • Sulla terra, la biodiversità globale dovrebbe scendere di un ulteriore 10%, con perdite significative in Asia, Europa e Sud Africa. Le aree di foreste mature sono destinate a ridursi del 13%. Circa un terzo della biodiversità nei fiumi e nei laghi di tutto il mondo è già stata persa, e vengono previste ulteriori perdite entro il 2050.
  • La domanda globale di acqua aumenterà di circa il 55%, a causa della crescente domanda per il settore manifatturiero (400%), centrali termoelettriche (+140%) e uso domestico (+130%). Tali richieste in competizione metterà a rischio l’approvvigionamento idrico per uso agricolo. Rispetto ad oggi ci saranno 2,3 miliardi di persone in più – e oltre il 40% della popolazione mondiale vivrà in bacini sottoposti a elevato stress idrico, in particolare nel Nord Africa e Asia del Centro-SUD.
Queste proiezioni evidenziano l’urgente necessità di un nuovo pensiero. In mancanza di ciò, l’erosione del nostro capitale ambientale aumenterà il rischio di cambiamenti irreversibili che potrebbero compromettere due secoli di crescita del tenore di vita.”Abbiamo già assistito al collasso di alcuni tipi di pesca a causa dello sfruttamento eccessivo delle risorse, con impatti significativi sulle comunità costiere e le gravi carenze di acqua si auspica una vera minaccia per l’agricoltura. Questi enormi sfide ambientali non possono essere affrontate in modo isolato. Devono essere gestite nel contesto di altre sfide globali, quali la sicurezza alimentare ed energetica, e la riduzione della povertà ” dice Gurria.
Politiche ben progettate per affrontare i problemi ambientali possono contribuire ad affrontare altre sfide, e contribuire alla crescita e allo sviluppo. La lotta contro l’inquinamento dell’aria a livello locale contribuisce non solo a ridurre le emissioni di gas serra, ma anche a ridurre l’onere economico legato a problemi di salute cronici e costosi.  Inoltre, le politiche climatiche aiutano a proteggere la biodiversità, per esempio riducendo le emissioni dovute alla deforestazione.
Per scongiurare il triste futuro dipinto dall’ “Environmental Outlook to 2050”, la relazione raccomanda un cocktail di soluzioni politiche: con tasse ambientali e programmi di negoziazione delle emissioni per rendere più costoso l’inquinamento rispetto alle alternative più  ecologiche, valorizzando e prezzando i servizi per  il patrimonio naturale dell’ecosistema come l’aria pulita, acqua e la biodiversità per il loro valore reale; rimuovendo i combustibili fossili o sistemi di irrigazione inefficienti dannose per l’ambiente, e sovvenzionando  l’innovazione ecologica per rendere la produzione inquinante e la modalità di consumo più costosa, fornendo il sostegno pubblico sulla basi di R & D.
 
Politiche di crescita eco-sostenibile sono già un fatto in molti paesi. In Messico, per esempio, esiste un nuovo programma pilota che stanzia direttamente liquidità ai contandini invece di sussidiare l’elettricità usata per pompare l’acqua d’irrigazione, così da rimuovere la distorsione dei prezzi che incoraggia l’uso esagerato delle acque di falda.  Il governo britannico ha stanziato 3 miliardi di GBP per il nuovo UK Green Investment Bank (Banca inglese di investimento verde); questo dovrebbe sfruttare 15 miliardi di investimenti addizionali privati nell’energia rinnovabile e nel riciclaggio di rifiuti entro il 2015.
Il governo americano sta lavorando per eliminare gradualmente le disposizioni fiscali preferenziali di un valore di circa 4 miliardi di dollari all’anno, che continuano a sostenere la produzione di energia fossile. Immettendo capitali nelle proprie tecnologie intelligenti e quelle ambientali, la città di Kitakyushu in Giappone sta lavorando con le imprese per rafforzare la sua competitività come “città verde” per la decrescita del carbonio. I governi, le imprese, i consumatori hanno tutti una parte da giocare per muoversi verso una crescita più verde.
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Leggete il Key facts and figures dal Environmental Outlook to 2050.
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Per ottenere una copia del OECD Environmental Outlook to 2050: The Consequences of Inaction mandare una e-mail a news.contact@oecd.org
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Per maggiori informazioni sul OECD Environmental Outlook to 2050 i giornalisti sono invitati a contattare Helen Fisher per telefono al +33 (0)1 45 24 92 02, o Kumi Kitamori al +33 (0)1 45 24 92 02
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Per maggiori informazioni visitate: www.oecd.org/environment/outlookto2050
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FONTE: OECD

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