I carburanti solari sono ancora oggi un sogno, quasi un’utopia per tutti coloro che sperano di archiviare definitivamente l’utilizzo di petrolio, carbone e combustibili fossili in favore delle energie rinnovabili. Una fonte pulita e potenzialmente infinita di energia, creata utilizzando esclusivamente la luce del sole, l’acqua e l’anidride carbonica. Alcune delle possibili soluzioni prevedono l’impiego di idrogeno sotto forma di gas e idrocarburi allo stato liquido.

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Il metodo produttivo passa dalla scissione delle molecole d’acqua, composte da un atomo di ossigeno e due di idrogeno (H2O). Questi ultimi devono essere estratti e poi riuniti per creare un gas altamente infiammabile oppure combinati con CO2 per creare gli idrocarburi.

Il vero ostacolo è, dal punto di vista tecnico, che le molecole di acqua non si dividono semplicemente esponendole alla luce del sole, altrimenti gli oceani non coprirebbero la maggior parte della superficie del pianeta: per farlo c’è bisogno di un catalizzatore alimentato dai raggi solari.

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La comunità scientifica è da tempo all’opera per creare materiali di questo tipo, a basso costo e ad elevata efficienza, noti come fotoanodi. Nel corso degli ultimi quattro decenni ne sono stati identificati un totale pari a 16. Ora, in solo due anni, un team ne ha scoperti altri 12. Queste le parole di John Gregoire, uno dei responsabili del progetto:

Questa integrazione fra teoria e pratica sperimentale permette di condurre ricerche in un territorio sempre più interdisciplinare. È entusiasmante trovare dodici nuovi potenziali fotoanodi per la creazione di carburanti solari, ma lo è ancor di più sapere di poterne scoprire altri.

I risultati della ricerca sono stati pubblicati online da Proceedings of the National Academy of Sciences. Quanto scoperto è il risultato di una partnership tra il Joint Center for Artificial Photosynthesis di Caltech e il Materials Project del Berkeley Lab, che insieme hanno impiegato le risorse del Molecular Foundry e del National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC).

A rendere l’iniziativa particolarmente interessante è il suo approccio: non ci si è basati su un metodo di tipo empirico, testando le proprietà di ogni singolo materiale disponibile, ma impiegando la potenza computazionale degli attuali calcolatori è stato passato al setaccio un database contenente le caratteristiche di materiali di ogni tipo, fino a trovare quelli potenzialmente più adatti a un utilizzo di questo tipo. Solo successivamente si è passati alla fase di test in laboratorio.

Per l’esattezza sono stati analizzati un totale pari a 174 metalli vanadati, composti che contengono vanadio e ossigeno insieme a un altro elemento della tavola periodica. Lo studio dimostra come, variando quest’ultimo fattore, si ottengono proprietà differenti nella creazione dei fotoanodi.

7 marzo 2017
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