Un professore di chimica in Florida ha appena trovato un modo per innescare il processo di fotosintesi in un materiale sintetico, trasformando i gas serra in aria pulita e producendo energia allo stesso tempo.

Il processo ha un grande potenziale per creare una tecnologia che potrebbe ridurre significativamente i gas serra legati al cambiamento climatico, creando allo stesso tempo un modo pulito per produrre energia.

"Questo lavoro è una svolta, ", ha affermato Fernando Uribe-Romo, Assistant Professor dell'UCF. "La creazione di materiali su misura che assorbiranno un colore specifico della luce è molto difficile dal punto di vista scientifico, ma dal punto di vista sociale stiamo contribuendo allo sviluppo di una tecnologia che può aiutare a ridurre i gas serra".

I risultati della sua ricerca sono pubblicati nel Journal of Materials Chemistry A .

Uribe-Romo e il suo team di studenti hanno creato un modo per innescare una reazione chimica in un materiale sintetico chiamato strutture metallo-organiche (MOF) che scompone l'anidride carbonica in materiali organici innocui. Pensalo come un processo di fotosintesi artificiale simile al modo in cui le piante convertono l'anidride carbonica (CO2) e la luce solare in cibo. Ma invece di produrre cibo, Il metodo di Uribe-Romo produce combustibile solare.

È qualcosa che gli scienziati di tutto il mondo perseguono da anni, ma la sfida è trovare un modo per consentire alla luce visibile di innescare la trasformazione chimica. I raggi ultravioletti hanno energia sufficiente per consentire la reazione in materiali comuni come il biossido di titanio, ma gli UV costituiscono solo il 4% circa della luce che la Terra riceve dal sole. La gamma visibile, le lunghezze d'onda dal viola al rosso, rappresentano la maggior parte dei raggi solari, ma sono pochi i materiali che raccolgono questi colori chiari per creare la reazione chimica che trasforma la CO2 in carburante.

I ricercatori lo hanno provato con una varietà di materiali, ma quelli che possono assorbire la luce visibile tendono ad essere materiali rari e costosi come il platino, renio e iridio che rendono il processo proibitivo in termini di costi.

Uribe-Romo usava il titanio, un comune metallo non tossico, e ha aggiunto molecole organiche che fungono da antenne per la raccolta della luce per vedere se quella configurazione avrebbe funzionato. Le molecole antenna che raccolgono la luce, chiamati N-alchil-2-amminotereftalati, può essere progettato per assorbire colori specifici della luce quando incorporato nel MOF. In questo caso lo ha sincronizzato per il colore blu.

Il suo team ha assemblato un fotoreattore a LED blu per testare l'ipotesi. Quantità misurate di anidride carbonica sono state introdotte lentamente nel fotoreattore, un cilindro blu brillante che sembra un lettino abbronzante, per vedere se si sarebbe verificata la reazione. La luce blu brillante proveniva da strisce di luci a LED all'interno della camera del cilindro e imitava la lunghezza d'onda blu del sole.

Ha funzionato e la reazione chimica ha trasformato la CO2 in due forme ridotte di carbonio, formiato e formamidi (due tipi di combustibile solare) e nel processo di pulizia dell'aria.

"L'obiettivo è continuare a mettere a punto l'approccio in modo da poter creare maggiori quantità di carbonio ridotto in modo che sia più efficiente, " Disse Uribe-Romo.

Vuole vedere se anche le altre lunghezze d'onda della luce visibile possono innescare la reazione con aggiustamenti al materiale sintetico. Se funziona, il processo potrebbe essere un modo significativo per contribuire a ridurre i gas serra.

"L'idea sarebbe quella di allestire stazioni che catturino grandi quantità di CO2, come accanto a una centrale elettrica. Il gas verrebbe risucchiato nella stazione, passare attraverso il processo e riciclare i gas serra mentre si produce energia che verrebbe reimmessa nella centrale elettrica".

Forse un giorno i proprietari di case potrebbero acquistare tegole per tetti realizzate con questo materiale, che pulirebbe l'aria nel loro quartiere producendo energia che potrebbe essere utilizzata per alimentare le loro case.

"Ci vorrebbero nuove tecnologie e infrastrutture per realizzarsi, " Disse Uribe-Romo. "Ma può essere possibile."