La natura è abbastanza brava a fare certi tipi di chimica. Per esempio, l'acqua si trasforma continuamente nei suoi costituenti, ossigeno, protoni, ed elettroni, e viceversa come un modo per immagazzinare e utilizzare energia da piante e animali. Le tecnologie basate su percorsi chimici naturali potrebbero aiutare a soddisfare la crescente domanda energetica dell'umanità. Enzimi specializzati presenti nelle cellule vegetali e animali per determinate reazioni chimiche hanno ispirato i chimici a provare a riprodurre i processi naturali nelle celle solari artificiali e nelle celle a combustibile.

Ora, ricercatori della Kyushu University hanno sviluppato un singolo catalizzatore in grado di fungere sia da cella a combustibile che consuma idrogeno per rilasciare energia, sia da sistema fotosintetico in grado di produrre ossigeno utilizzando l'energia solare. Il gruppo ha recentemente riportato i propri risultati in ChemCatChem .

"Le persone hanno già provato a replicare artificialmente il comportamento dell'idrogenasi e del fotosistema II, ", afferma l'autore corrispondente, il professor Seiji Ogo dell'Università di Kyushu. "Ma il nostro è il primo studio a combinare queste due funzioni biologiche molto specifiche in un unico sistema catalitico che può fare entrambe le cose".

L'idrogenasi è un enzima presente negli organismi che agisce come una cella a combustibile naturale, consumare idrogeno per produrre energia. Il fotosistema II consente alle piante di trasformare l'acqua in ossigeno sotto la luce del sole. Entrambi questi processi comportano ossidazioni, dove le molecole di idrogeno o acqua cedono alcuni dei loro elettroni.

I ricercatori hanno sintetizzato un catalizzatore contenente il metallo iridio, che è in grado di accettare e rilasciare un numero di elettroni. Hanno dimostrato che in una cella a combustibile, il loro catalizzatore produceva energia elettrica accettando elettroni dall'idrogeno. La modifica dei materiali di supporto nel catalizzatore potrebbe generare energia dalla luce solare attraverso un ciclo che comporta l'ossidazione dell'acqua.

I ricercatori sono riusciti a isolare la sostanza chimica e utilizzare la diffrazione dei raggi X per fornire per la prima volta nuove informazioni sulla sua struttura e comportamento come catalizzatore. L'autore corrispondente, il professor Seiji Ogo, afferma:"La potenza del nostro sistema è ancora piuttosto bassa per qualsiasi applicazione pratica, ma questo lavoro rappresenta una dimostrazione unica di due diversi tipi di processi di generazione di energia da un singolo catalizzatore. Speriamo che questi risultati dimostrino che i chimici hanno ancora molto da imparare dai processi naturali".