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Verso la foglia artificiale

Importante traguardo raggiunto all'Università dell'Arizona: copiando dalla natura gli scienziati hanno scoperto come aumentare l'efficienza della fotosintesi artificiale, una delle strade più promettenti per la produzione di idrogeno a basso costo.
In futuro l'idrogeno potrebbe diventare un importante alleato per ridurre le emissioni di anidride carbonica, ma al momento sussiste ancora grosso problema: sulla Terra non esistono "giacimenti" di idrogeno molecolare e produrlo è molto dispendioso. Una svolta potrebbe arrivare dal Center for Bio-Inspired Solar Fuel Production (BISfuel), presso l'Arizona State University, dove gli scienziati hanno l'obiettivo di produrre nuovi combustibili utilizzando l'energia solare e l'idrogeno è naturalmente il ricercato numero uno. L'idea di base è semplice: copiare la fotosintesi clorofilliana, cioè utilizzare direttamente l'energia luminosa del Sole per scindere l'acqua nei suoi costituenti fondamentali ottenendo così H2 in abbondanza. L'impresa, però, è molto più facile a dirsi che a farsi. La fotolisi dell'acqua, che avviene durante la fase luminosa della fotosintesi, richiede infatti l'intervento di diversi composti chimici che devono interagire fra loro in modo coordinato: un sistema tutt'altro che facile da replicare in laboratorio. La ricerca però è andata avanti, e negli ultimi anni si è scoperto che nella fotosintesi è fondamentale il ruolo di mediatore del complesso Tirosina-Istidina: è grazie a esso che il fotosistema II riesce a strappare all'acqua gli elettroni.
Nell'illustrazione il fotosistema artificiale e naturale a confronto. In giallo il mediatore (immagine: Arizona State University)
Gli scienziati del BISfuel sono riusciti a imitare questo mediatore a e utilizzarlo con successo incrementando radicalmente l'efficienza del loro fotosistema artificiale basato sull'ossido di titanio. Quest'ultimo è un semiconduttore le cui proprietà fotocatalitiche sono note fin dagli anni '70, ma quando viene impiegato da solo ha una resa irrisoria. Nel loro lavoro, appena pubblicato su Nature Chemistry, gli autori spiegano anche che il "segreto" del mediatore, carpito grazie alla cristallografia a raggi X, sta in un legame insolitamente corto tra un idrogeno e un azoto: sia nella sua versione naturale, che nella sua copia artificiale, questo dettaglio strutturale donerebbe al mediatore la sua peculiare proprietà di "traghettatore" di elettroni. La foglia artificiale è sempre più vicina.
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