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Biosolar lab e la “foglia artificiale” – Eunomica – Menti In Continuo Sviluppo

18 Nov

Biosolar lab e la “foglia artificiale”

Si parla sempre più spesso dell’idrogeno come nuova fonte di energia per sostituire il petrolio. Pochi però sottolineano il fatto che tale elemento va “prodotto” perché non si trova gratuitamente in natura. Per ottenere idrogeno bisogna dunque utilizzare delle fonti energetiche che riconducono al problema dell’inquinamento ambientale. Un’iniziativa molto interessante per sopperire a questa problematica per ottenere idrogeno è rappresentato da Biosolar Lab, un progetto messo a punto dal Politecnico di Torino che punta sul modello della fotosintesi artificiale come mezzo per produrre idrogeno “pulito”. In pratica si sta studiando come realizzare la “foglia artificiale” per emulare le piante e scindere l’acqua in idrogeno e ossigeno utilizzando l’energia del sole.   L’idrogeno, nonostante sia l’elemento chimico più abbondante nell’universo e fra i più abbondanti sulla Terra, è anche molto instabile: ciò significa che tende a combinarsi facilmente con altri elementi presenti in natura. Tipicamente esiste sotto forma di molecola biatomica H2 (una molecola formata da due atomi di idrogeno che si combinano tra loro e generano un gas incolore, inodore ed altamente infiammabile). Sfortunatamente, proprio a causa dell’elevata instabilità, è raro trovare singole molecole di H2, ma risulta molto abbondante sotto forma di altre molecole tra cui principalmente, combinato con l’ossigeno, l’acqua (H2O) o idrocarburi (es: metano) L’idrogeno, per questo motivo non rappresenta una fonte energetica primaria, ma è “soltanto” un vettore energetico Attualmente, la maggior parte dell’idrogeno viene prodotto via steam reforming da metano (circa il 90-95% della produzione), ovvero partendo da metano e facendolo reagire ad elevate temperature (700-1100 °C) con vapor acqueo (da cui il nome, steam ovvero vapore) per generare idrogeno e monossido di carbonio: CH4 + H2O → CO + 3H2 Come si evince, non solo è necessario usare una fonte fossile (e dunque non rinnovabile) ma nel corso del processo viene prodotto, come scarto, anche monossido di carbonio (CO), un’agente inquinante. Se a questo si aggiunge il fatto che, attualmente, il costo per produrre idrogeno usando questa tecnologia è di circa 3 volte il costo del gas naturale per unità di energia prodotta, è facile giungere alla conclusione che è necessario studiare strade alternative. L’elettrolisi invece rappresenta un processo decisamente più interessante, in quanto permette di produrre idrogeno gassoso partendo dall’acqua ottenendo come scarto ossigeno gassoso: 2H2O(aq) → 2H2(g) + O2(g) Il problema di questo principio è rappresentato dall’attuale scarso rendimento del processo (teoricamente sarebbe possibile raggiungere circa l’80-90%) In poche parole per ottenere dell’idrogeno occorre separare l’ossigeno dall’idrogeno nella molecola d’acqua tramite il processo elettrolitico serve dell’energia. Energia che, allo stato attuale delle cose, tipicamente viene prodotta utilizzando combustibili fossili e secondariamente da fonti rinnovabili. Gli studi per sostituire definitivamente il petrolio sono in corso e ci sono buone prospettive, ma non basta il principio, quello che serve è un sistema di produzione su larga scala che risulti vantaggioso dal punto di vista produttivo, economico ed ambientale. Una strada sulla quale ormai molti scienziati in tutto il mondo si stanno sfidando è quello di riprodurre i meccanismi della fotosintesi per generare idrogeno più “economico” da impiegare come biocarburante: “se in natura le foglie riescono a produrre idrogeno semplicemente sfruttando l’energia solare, allora potremmo farlo anche noi” Un esempio interessante in questo senso è rappresentato da Biosolar Lab, un progetto messo a punto dal Politecnico di Torino con il patrocinio della Regione Piemonte che punta sulla fotosintesi artificiale come mezzo per produrre idrogeno “pulito”. In pratica si sta studiando come emulare le piante per scindere l’acqua in idrogeno e ossigeno utilizzando l’energia del sole. Si tratta di un laboratorio, realizzato presso la sede del Politecnico in Alessandria, per lo studio di sistemi per la conversione biochimica dell’energia solare per il quale sono stati investiti 2 milioni di euro in apparecchiature all’avanguardia. In collaborazione con Chemtex, Imperial College, e Massachusetts Institute of Technology, il laboratorio piemontese studierà come realizzare la foglia artificiale, ma anche come produrre bioetanolo da scarti agricoli, biocombustibile da alghe, e idrogeno da microrganismi. Di fondamentale importanza è stato il finanziamento di 450 mila euro stanziato dalla Regione Piemonte (la Regione che in Europa ha destinato la quota maggiore di risorse per la ricerca sulle energie rinnovabili) che fino al 2013 ha programmato investimenti di oltre 300 milioni per finanziare progetti con un forte potenziale di ricaduta sul territorio e per far dialogare le grandi realtà imprenditoriali con quelle della ricerca accademica. Il nuovo laboratorio, inaugurato il 4 giugno 2009, sarà diretto per i prossimi tre anni da James Barber, biochimico di fama mondiale dell’Imperial College di Londra, già premio Italgas 2005 per la sua descrizione del Fotosistema 2, l’enzima che preside alla scissione dell’acqua in idrogeno e ossigeno nella fotosintesi clorofilliana. “Stiamo studiando il sistema sintetico per la produzione di idrogeno a temperatura ambiente mediante fotolisi, replicando in forma più efficiente e intensa il processo che normalmente avviene nelle foglie” spiega Guido Saracco, Professore di Chimica Industriale del Politecnico di Torino. Saracco spiega anche come i ricercatori stiano sviluppando questo dispositivo artificiale sfruttando proprio i principi di Fotosistema 2: “Convertiremo direttamente l’energia solare in idrogeno e ossigeno, separati da una membrana”. “Il vantaggio – continua Saracco – è che l’idrogeno così viene prodotto direttamente in una camera diversa da quella dove viene liberato l’ossigeno ed è quindi già in una forma più pura”. Per fare questo la membrana del dispositivo è in grado di condurre sia elettroni che protoni, e ai suoi estremi sono collegati degli elettrodi che supportano gli enzimi naturali coinvolti nel processo. Il problema è che questi enzimi hanno vita breve, decadono insieme alle loro proprietà. Il passo successivo sarà dunque studiarne il MIMICP. In pratica gli scienziati di BioSolar svilupperanno repliche artificiali più stabili di questi enzimi naturali da applicare sul dispositivo per la creazione di una foglia interamente artificiale. Riuscire nell’impresa, nella quale si stanno cimentando i più avanzati centri di ricerca del mondo, significherebbe rivoluzionare il settore delle energie rinnovabili rendendo l’idrogeno meno costoso e più facile da produrre. Fonti e approfondimenti Politecnico di Torino: Portale Istituzionale Amici della Terra Italia L’IDROGENO IN PAROLE SEMPLICI; che cos’è e dove si trova. | ecomarketing http://www.fondazionetelios.it/glossario/documents/Idrogeno_000.pdf Inizia l’attività del BioSolar Lab Biosolar Lab, laboratorio di ricerca sulle bio-energie – Ingegneri.info… Spremuta d’alghe e si riparte – LASTAMPA.it

Posted via web from L0cutus Micro Blog

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Pubblicato da su 18 novembre 2009 in 1

 

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