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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 Daniel Iversen


La tecnologia per creare una “foglia artificiale” ha la potenzialità per aprire un’era con energia “fast-food”, dove le persone generano a casa la loro energia con un equipaggiamento a basso costo, perfetto per le 3 miliardi di persone che abitano sia nei paesi in via di sviluppo che tra i propietari di una casa negli Stati Uniti.
Questa è tra le prospettive che emergono dalla ricerca su un nuovo genere di “electrofuels” descritti nella corrente edizione del “Chemical & Engineering News”, il settimanale della “American Chemical Society”.

Nell’articolo, Stephen K. Ritter descrive la ricerca sugli electrofuels, realizzata utilizzando l’energia del sole e ingredienti rinnovabili come acqua e anidride carbonica, la quale è stata poi riferita a una riunione di esperti sponsorizzata dal US Department dell’Advanced Research Energy Project (ARPA-E).

Creata nel 2009 dall’ AMerican REcovery & Reinvestment Act, ARPA-E fonde la ricerca sugli electrofuels con l’obiettivo di sviluppare quelle tecnologie che migliorano l’approccio con la natura – la fotosintesi.
Electrofuels è uno degi 12 programmi fondati da ARPA-E.

La foglia artificiale fa parte di una di queste tecnologie electrofuels.
Fatta di materiali poco costosi, la foglia spezza i legami della molecola d’acqua in ossigeno e in idrogeno che servono per alimentare una cella produttrice di elettricità.
Basta inserire la carta di credito nel dispositivo delle dimensioni di un secchio d’acqua ed esporlo alla luce del sole.
Con una tecnologia cosciente dei costi, con celle solari one-door e tre litri d’acqua si potrebbe produrre elettricità in grado di alimentare una tipica casa americana per un giorno intero.
L’articolo descrive una serie di altre tecnologie electrofuel, compresi quelli a base di microorganismi ingegnerizzati, che sono in fase di sviluppo nella ricerca su nuovi modi per fare il pieno di energia.

Piu informazioni: http://cen.acs.org/articles/89/i48/Electrofuels-Bump-Solar-Efficiency.html

Fonte: physorg

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