Alla ricerca hanno partecipato anche importanti atenei europei quali Sorbonne Université, École Polytechnique, ETH Zürich, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Collège de France ed École Polytechnique Fédérale de Lausanne.
Il team ha progettato e realizzato un nuovo
dispositivo 'all-in-one' che imita le piante utilizzando
CO2,
acqua e
luce solare per produrre carburanti sostenibili e
prodotti chimici a valore aggiunto, sfruttando i concetti base della fotosintesi.
Cuore della ricerca di Bella e colleghi è l’
elettroriduzione dell'
anidride carbonica per produrre prodotti chimici ad alto valore aggiunto (
etilene ed
etano) e le modalità per
immagazzinare energia solare intermittente in modo durevole. In dettaglio, il progetto punta a sviluppare un sistema a basso costo, sostenibile e altamente efficiente, alimentato grazie al fotovoltaico.
La tecnologia messa a punto dai ricercatori è risultata
due volte più efficiente del processo utilizzato dai vegetali in natura e il prototipo impiega
metalli economici e non particolarmente rari, a differenza dei dispositivi dii fotosintesi artificiale che utilizzano metalli costosi, come l'iridio e l'argento.
Inoltre, i ricercatori sono riusciti a integrare i diversi sistemi necessari durante l'intero processo in un solo dispositivo, aspetto che lo rende facile da produrre. Si tratta di un
elettrolizzatore che utilizza lo stesso catalizzatore a base di rame sia all'anodo che al catodo e raggiunge la riduzione di CO2 a idrocarburi con un'
efficienza energetica del
21%. Il successivo accoppiamento di questo sistema a un mini modulo fotovoltaico di perovskite ha dimostrato un'efficienza del
2,3% da solare a idrocarburi, stabilendo un valore di riferimento per i sistemi elettrocatalitici economici alimentati dal sole.
Poiché il dispositivo utilizza l'anidride carbonica come unica fonte di carbonio per produrre combustibili e prodotti chimici, potrebbe costituire una soluzione sostenibile per
ridurre l'accumulo di
gas serra nella nostra atmosfera.
"Dispositivi come questa 'pianta artificiale' ci avvicinano sempre di più a un'economia a ciclo chiuso – commenta
Federico Bella, che ha guidato in particolare l'attività legata alle celle solari per alimentare i reattori elettrochimici -. Immaginate un mondo in cui i combustibili provengono dalla stessa anidride carbonica che produciamo quando li bruciamo. Potenzialmente, potremmo fermare le emissioni di CO2 e limitare gli effetti del cambiamento climatico".
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista "Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America".
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