Verso la fotosintesi artificiale

Imitare le piante e trarre energia da acqua e raggi solari. È il sogno che insegue un gruppo di ricerca del Massachussets Institute of Technology capitanato dal chimico Daniel G. Nocera, che per il suo lavoro si è visto aggiudicare il premio “Italgas- Scienza & Ambiente” 2005. Il riconoscimento gli è stato consegnato durante una cerimonia organizzata dalla Fondazione Enrico Mattei in collaborazione con Consorzio Interuniversitario Nazionale “La Chimica per L’Ambiente” (INCA) svoltasi a Venezia il 2 marzo scorso. Il lavoro di Nocera, che è professore di chimica al Mit, si concentra da alcuni anni sul problema dell’estrazione dell’idrogeno da sfruttare come fonte di energia. In particolare, l’obiettivo è l’uso dell’energia solare per scindere l’acqua in idrogeno e ossigeno. Di fatto è già possibile estrarre idrogeno partendo dall’acqua attraverso il processo di elettrolisi: facendo passare corrente elettrica nel liquido si provoca la scissione di idrogeno e ossigeno, ma il processo è estremamente inefficiente, l’energia in entrata finisce per essere più di quella che si produce. Nocera ha quindi deciso di partire dalle base e studiare la chimica fondamentale delle reazioni che permettono anche alle piante di separare idrogeno e ossigeno dell’acqua sfruttando la luce solare. La reazione di scissione dell’acqua, spiega lo studioso, è un processo multielettronico, cioè una reazione che coinvolge quattro elettroni, e la comprensione di questo tipo di reazioni è ancora molto incompleta. Inoltre la reazione di scissione dell’acqua è controcorrente dal punto di vista energetico e deve essere in qualche modo “forzata”. Già nel 2001 Nocera e il suo gruppo avevano pubblicato uno studio su Science in cui dimostravano la possibilità di usare un catalizzatore basato sul rodio per ridurre un acido contenente idrogeno a solo idrogeno. Da allora il gruppo di Nocera ha continuato a studiare la chimica di questo tipo di reazioni arrivando a creare un microambiente molecolare che permette a due molecole di acqua di unirsi per produrre ossigeno. E uno schema, per ora teorico, per produrre idrogeno utilizzando l’energia della luce solare. “In effetti quello che stiamo cercando di realizzare è molto vicino a una fotosintesi artificiale” spiega Nocera. “ E la parte più critica non è tanto la produzione di idrogeno, che abbiamo già raggiunto, ma quella di ossigeno stabile. Se non lo si ottiene, l’ossigeno torna immediatamente a unirsi all’idrogeno per riformare acqua”. Il lavoro che è valso a Nocera il premio Italgas è la dimostrazione che queste reazioni sono possibili e controllabili dal punto di vista chimico. Ma ancora non si è arrivati a un dispositivo funzionate ed efficiente dal punto di vista energetico. Quanto si dovrà aspettare ancora? “Io credo che ci vorranno da dieci a venti anni”, risponde Nocera fiducioso. “Ma tutto dipende dalla quantità di investimenti e dal numero di ricercatori che ci lavoreranno. Se ci sarà un grande sforzo coordinato, simile a quello che ha permesso altre imprese scientifiche come il progetto genoma, credo che potrebbero bastare dieci anni. A quel punto avremmo a disposizione una fonte di energia rinnovabile pulita”. Il Premio Italgas è quest’anno alla sua 17esima edizione. Dopo aver premiato per anni ricercatori provenienti dall’Unione Europea, dal 2003 è stato allargato a tutte le aree geografiche, e suddiviso in due sezioni: Scienza e Ambiente, appunto quella che ha premiato Nocera, e la sezione “Debutto nella ricerca”, riservata a laureati, autori di tesi di dottorato di ricerca nel campo dell’Energia e dell’Ambiente.