La natura lo fa da miliardi di anni: le piante catturano la luce solare e la trasformano in energia chimica, un processo che rende possibile la vita sulla Terra. Ora, un team di scienziati dell’Università di Basilea ha compiuto un passo decisivo verso la fotosintesi artificiale, progettando una molecola capace di immagazzinare energia luminosa quasi come fanno le foglie.
La scoperta, pubblicata su Nature Chemistry, affronta uno dei problemi chiave della fotosintesi sintetica: la difficoltà di accumulare più cariche elettriche nello stesso sistema, necessarie per alimentare reazioni complesse.
Una molecola, quattro cariche
La nuova molecola riesce a immagazzinare due cariche positive e due negative contemporaneamente, un risultato mai raggiunto prima con tale efficienza. Il meccanismo ricorda da vicino ciò che accade nelle piante, dove la luce solare innesca reazioni a cascata che separano elettroni e protoni, creando energia chimica immagazzinata nei carboidrati.
Il professor Oliver Wenger, che ha guidato il progetto, spiega che questo passo potrebbe aprire la strada a combustibili solari come idrogeno, metanolo o benzina sintetica, in grado di rilasciare nell’atmosfera solo la quantità di carbonio utilizzata per produrli.
Come funziona il processo
La molecola è costituita da cinque unità collegate:
- un segmento centrale che assorbe la luce solare,
- due estremità che catturano elettroni (cariche negative),
- due sezioni opposte che rilasciano elettroni (cariche positive).
Quando la molecola viene irradiata da due impulsi di luce consecutivi, si carica gradualmente: il primo impulso genera una coppia di cariche opposte, mentre il secondo replica il processo, portando il sistema a immagazzinare quattro cariche in totale.
Secondo il dottorando Mathis Brändlin, primo autore dello studio, questo metodo consente di utilizzare una luce molto più debole rispetto agli esperimenti precedenti, che richiedevano laser ad altissima intensità. Un dettaglio fondamentale, perché avvicina la ricerca alla possibilità di usare direttamente la normale luce solare.
Energia solare immagazzinata e stabile
Uno degli aspetti più promettenti della scoperta è che le cariche immagazzinate nella molecola rimangono stabili abbastanza a lungo da poter essere sfruttate in reazioni chimiche successive, come la scissione dell’acqua in ossigeno e idrogeno, uno dei principali obiettivi della fotosintesi artificiale.
Questa stabilità è ciò che rende il sistema un vero candidato per applicazioni energetiche: immagazzinare energia in forma chimica significa poterla conservare e trasportare, superando i limiti dell’energia solare tradizionale che dipende dalla luce diretta e intermittente.
Perché serve la fotosintesi artificiale
L’umanità si affida ancora in larga parte a fonti energetiche fossili che, pur producendo energia, emettono enormi quantità di anidride carbonica. La natura, al contrario, ricicla costantemente la CO₂ grazie alla fotosintesi delle piante.
Riprodurre artificialmente questo processo significherebbe produrre energia pulita e rinnovabile su larga scala, riducendo drasticamente l’impatto ambientale. Il traguardo finale è creare combustibili solari neutri in termini di emissioni: idrogeno verde e carburanti sintetici capaci di sostituire benzina e gasolio.
Un tassello del puzzle energetico
Gli autori dello studio sottolineano che la nuova molecola è solo un passo in un percorso ancora lungo. Sarà necessario dimostrare che l’energia immagazzinata può alimentare reazioni complesse e che il processo è replicabile in sistemi più grandi e stabili.
“Abbiamo individuato e implementato un tassello importante del puzzle”, afferma Wenger. “Ogni progresso ci avvicina a un futuro in cui la luce solare potrà diventare la fonte primaria di energia sostenibile”.
Il futuro della luce trasformata in energia
Se la fotosintesi artificiale diventerà una realtà industriale, potrebbe rivoluzionare il settore energetico globale, riducendo la dipendenza dai combustibili fossili e contribuendo alla lotta contro i cambiamenti climatici.
La piccola molecola svizzera, capace di comportarsi come una minuscola foglia artificiale, rappresenta dunque molto più di un successo accademico: è il segno che la natura resta la migliore maestra da cui imparare per immaginare il futuro dell’energia.
Foto di 👀 Mabel Amber, who will one day da Pixabay
