La fotosintesi artificiale produce idrogeno con l'aiuto di nanoparticelle
Nel campo delle energie rinnovabili, l'idrogeno è considerato una delle speranze per utilizzare le fonti di energia abbondanti dove sono più urgentemente necessarie. La luce solare o il vento in eccesso possono essere utilizzati per creare H2, al fine di alimentare i treni, le navi o la rete elettrica quando è buio e senza vento. Tuttavia, l'attuale processo di idrolisi, ossia la scissione dell'acqua per mezzo di una tensione applicata, richiede un'attrezzatura complessa. Inoltre, l'efficienza risultante è inferiore agli standard, perché l'elettricità viene prima generata dal fotovoltaico e poi utilizzata per la produzione di idrogeno.
L'esempio della fotosintesi dimostra che la luce solare da sola è del tutto insufficiente per la scomposizione e il riassemblaggio delle molecole. Ciò richiede molecole funzionali o nanoparticelle e una struttura di polimeri che garantiscano la corretta disposizione dei singoli componenti.
I ricercatori giapponesi sono riusciti a replicare il principio della fotosintesi in modo tale che la CO2 non venga convertita in zucchero, ma l'acqua venga invece scomposta nei suoi componenti di base. A tale scopo vengono utilizzati il rutenio e il platino, che sono utilizzati anche nelle marmitte catalitiche dei veicoli e nelle celle a combustibile. L'idrogeno può poi essere generato direttamente dall'acqua attraverso la radiazione solare.
Ciò che rende questo processo particolarmente notevole è l'efficienza, che attualmente si dice essere nella gamma del fotovoltaico, cioè circa il 20%. Questo aspetto è particolarmente importante, affinché l'idrogeno possa essere prodotto in modo sensato ed economico. Le piante, invece, riescono a convertire solo l'1% dell'energia ottenuta dalla luce solare in condizioni normali.
Tuttavia, ci sono ancora alcuni ostacoli da superare. L'utilizzo su larga scala della tecnologia non è ancora stato testato, e anche la durata del cosiddetto idrogel deve essere dimostrata. Infine, ma non meno importante, il platino e il rutenio non sono esattamente elementi comuni. Quest'ultimo è uno degli elementi più rari in assoluto.
Non sono le condizioni ideali, ma alcune incertezze non dovrebbero dissuadere i ricercatori dall'idea di produrre idrogeno utilizzando la sola luce solare.
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