Dalla Germania, foglie semi artificiali diventano efficaci sistemi fotovoltaici

IL FOTOVOLTAICO CHE SFRUTTA LA FOTOSINTESI

Le più grandi innovazioni tecnologiche dell'uomo non possono prescindere dall'imitazione di ciò che già avviene in natura: questo accade anche per il fotovoltaico, anche in modi finora considerati inaspettati. Non è del tutto nuovo, in realtà, il tentativo di imitare il processo di assorbimento e conversione della luce solare effettuato dalle foglie per ottimizzare il funzionamento dei pannelli solari: tuttavia, in Germania è stato compiuto un significativo passo avanti in questa direzione che lascia ben sperare nel potenziale di tale forma d'imitazione.

La notizia riguarda i ricercatori della Ruhr – Universität di Bochum (RUB), che hanno messo a punto un sistema per integrare le proteine responsabili della fotosintesi nelle piante con la comune tecnologia fotovoltaica sfruttata per realizzare i pannelli. I pannelli diventano così in grado di assorbire la luce e convertirla, anche se in questo caso, però, ciò che si ottiene non è biomassa, ma energia elettrica con una percentuale di conversione mai raggiunta prima dalla tecnologia solare.

La fusione tra tecnologia e natura è avvenuta creando una cella solare su una base biologica, da integrare poi all'interno degli impianti. All'interno delle foglie, le proteine vegetali assorbono la luce, convertendo il diossido di carbonio in biomassa. Il risultato dell'integrazione di queste proteine all'interno delle celle solari ha del sorprendente, quantomeno stando alle affermazioni degli studiosi: in questo modo, il trasferimento di elettroni potrebbe eccedere perfino i livelli di conversione che caratterizzano la fotosintesi, per una struttura ancora più efficiente.

Per realizzare il primo prototipo, il team, guidato dal professor Wolfgang Schuhmann del Dipartimento di Chimica Analitica e Centro per la Ricerca elettrochimica e dal professor Matthias Rogner, del Dipartimento di Biochimica, ha isolato le proteine responsabili della conversione a partire da cianobatteri termofilici, reperibili nelle aree più calde del Giappone.

Fotovoltaico che integra il processo della fotosintesi

(Dai ricercatori tedeschi il fotovoltaico che integra il processo di fotosintesi)

LA STABILIZZAZIONE DELLE PROTEINE VEGETALI

L'integrazione è avvenuta non senza ostacoli: i ricercatori hanno affermato che le proteine così isolate hanno caratteristiche idrofile e idrofoliche, che rendono difficile la stabilizzazione e l'immobilizzazione sugli elettrodi. Tuttavia, le difficoltà sono state superate permettendo di ottenere un primo prototipo che, pur necessitando di miglioramenti in termini di efficienza, apre una nuova strada per la ricerca sulle celle semiorganiche.

Per superare il problema, i ricercatori tedeschi hanno sviluppato un idrogel redox, uno specifico materiale elettro conduttore, che agisce incorporando in se stesso i fotosistemi: essi risultano così stabilizzati e possono venire collegati agli elettrodi dell'impianto fotovoltaico, entrando a far parte del circuito funzionante.

Al momento, le celle solari ottenute hanno un rendimento ancora molto basso: l'efficienza è di pochi nanowatt per centimetro quadrato, tuttavia gli studiosi sono fiduciosi nelle possibilità di ampliare le prestazioni creando un sistema commerciabile. Le potenzialità della scoperta, di conseguenza, sono tutt'altro che insignificanti: avere a disposizione degli impianti solari semiorganici significherebbe poter usufruire di risorse più economiche e soprattutto più sostenibili, sia nella fase di realizzazione, sia nella fase di smaltimento. Questo soprattutto se si tiene conto della possibilità di sfruttare, in questo modo, anche vettori energetici secondari come l'idrogeno.

Non è da sottovalutare neppure l'importanza della possibilità di ridurre ulteriormente le dimensioni delle celle funzionanti: come gli stessi studiosi hanno sottolineato, questo significherebbe poter sfruttare tale tecnologia anche in campo medico. Ad esempio, le celle solari semiorganiche potrebbero essere utilizzate per generare l'energia necessaria ad alimentare strumentazioni mediche dalle dimensioni minime, come sensori impiantati all'interno delle lenti a contatto.

AutoreDott.ssa Martina Pugno

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