Nuove tecnologie: riprodurre al computer la fotosintesi delle piante per migliorare le rinnovabili

A scuola, ci hanno insegnato come le piante traggano nutrimento dal sole attraverso il processo della fotosintesi clorofilliana. Forse, però, non tutti hanno ben chiaro che la fotosintesi è il solo processo di una certa importanza a livello biologico, in grado di raccogliere l'energia solare. Per l'esattezza, si stima che attraverso la fotosintesi venga catturata una quantità di energia solare pari a circa sei volte la quantità di energia attualmente consumata dall'intera popolazione mondiale. Senza contare che il medesimo processo trasforma notevoli quantità di carbonio in biomassa. Energia solare e biomassa, dunque: due ingredienti preziosissimi per il settore delle rinnovabili e che hanno recentemente alimentato l'interesse degli studiosi per la riproduzione artificiale dei meccanismi della fotosintesi. Sebbene, infatti, molto di questo processo sia ormai noto, alcune parti, il loro cuore, restava ancora avvolto nel mistero.

I processi di fotosintesi producono circa quattro volte la quantità di energia consumata dall'uomo

(I processi di fotosintesi producono circa quattro volte la quantità di energia consumata dall'uomo)

Se, infatti, sino a oggi ricercatori di tutto il mondo si erano cimentati sulla realizzazione di foglie artificiali (in materiali ecosostenibili e in grado di produrre l'idrogeno dall'acqua, grazie all'ausilio della luce solare), la palma del passaggio dall'artificialità alla natura va a un team di studiosi e ricercatori italiani del CBC Group (Computational Biophysics, Biochemistry and Chemistry) dell'Università La Sapienza, a Roma, coordinato da Leonardo Guidoni (professore associato di Chimica, presso la Facoltà di Ingegneria dell'Università de L'Aquila). Proprio in questi giorni, Guidoni (responsabile scientifico del progetto europeo, ERC, MultiscaleChemBio) ha presentato i risultati della ricerca (pubblicati sulla prestigiosa PNAS, la rivista dell'Accademia delle Scienze degli Stati Uniti)  a Londra, nel convegno "Confronto tra approcci teorici e sperimentali alla catalisi enzimatica per la produzione di energia", svoltosi tra il 4 e il 6 giugno presso l'University College.

Ai ricercatori italiani (fisici, chimici e biologi, che si sono avvalsi di simulazioni di meccanica quantistica eseguite su supercalcolatori europei), spetta, quindi, l'importante traguardo di aver simulato il naturale processo di fotosintesi clorofilliana al computer, nonché di essere riusciti a ricreare (sempre al computer) la disposizione degli elettroni e dei protoni che, nelle piante, rende possibile la conversione della luce solare e della sua energia in energia chimica. La notizia (già di per sé sorprendente) ha, inoltre, mostrato come, in alcuni determinati momenti, elettroni e protoni mettono in atto una sorta di danza, in cui i primi (carichi negativamente) e i secondi (con carica positiva) si muovono in maniera sequenziale e coordinata, quasi a passo di danza, appunto. In qualsiasi momento, comunque, il movimento degli elettroni è strettamente correlato a quello dei piu' pesanti protoni.

La simulazione al computer del team romano ha mostrato la danza di elettroni e protoni durante il processo di fotosintesi

(La simulazione al computer del team romano ha mostrato la danza di elettroni e protoni durante il processo di fotosintesi)

Se i fatti sono questi, la domanda, a questo punto, riguarda le prospettive che si aprono in merito ai risvolti di queste scoperte nel settore della produzione di energia da fonti rinnovabili. Guidoni ha parlato, infatti, della possibilità di sviluppare nuove tecnologie come impianti a combustibili non più fossili ma totalmente ecosostenibili. Le nuove scoperte promettono, infatti, la possibilità di poter sfruttare la lisi della molecola d'acqua (il momento in cui l'acqua si scinde e l'ossigeno si separa dall'idrogeno, ovvero dai protoni e dagli elettroni) per produrre idrogeno grazie, appunto, all'energia del sole.

Se le prospettive sono giuste, queste nuove tecnologie sembrano, dunque, verosimilmente destinate ad aprire la strada (per i prossimi vent'anni) a un futuro scenario a idrogeno, in cui l'energia, direttamente prodotta dal sole, sarà distribuita capillarmente su tutta la Terra in maniera economica e sostenibile. 

AutoreDott.ssa Morena Deriu

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