Gli scienziati del Trinity College di Dublino hanno compiuto un passo da gigante verso la risoluzione di un enigma che fornirebbe al mondo un prodotto completamente rinnovabile, energia pulita di cui l'acqua sarebbe l'unico prodotto di scarto.

Ridurre l'anidride carbonica dell'umanità (CO ₂ ) le emissioni sono senza dubbio la più grande sfida che la civiltà del 21° secolo deve affrontare, soprattutto considerando la popolazione globale in continua crescita e l'aumento della domanda energetica che ne deriva.

Un faro di speranza è l'idea che potremmo usare l'elettricità rinnovabile per dividere l'acqua (H ₂ O) per produrre idrogeno ricco di energia (H ₂ ), che potrebbero poi essere immagazzinati e utilizzati nelle celle a combustibile. Questa è una prospettiva particolarmente interessante in una situazione in cui le fonti di energia eolica e solare producono elettricità per dividere l'acqua, in quanto ciò ci consentirebbe di immagazzinare energia da utilizzare quando tali fonti rinnovabili non sono disponibili.

Il problema essenziale, però, è che l'acqua è molto stabile e richiede una grande quantità di energia per rompersi. Un ostacolo particolarmente importante da superare è l'energia o "iperpotenziale" associata alla produzione di ossigeno, che è la reazione del collo di bottiglia nella scissione dell'acqua per produrre H ₂ .

Sebbene alcuni elementi siano efficaci nel dividere l'acqua, come Rutenio o Iridio (due dei cosiddetti metalli nobili della tavola periodica), questi sono proibitivi per la commercializzazione. Altro, le opzioni più economiche tendono a soffrire in termini di efficienza e/o robustezza. Infatti, attualmente, nessuno ha scoperto catalizzatori economici, altamente attivo e robusto per periodi di tempo significativi.

Così, come si risolve un enigma del genere? Fermati prima di immaginare camici da laboratorio, bicchieri, bicchieri e odori divertenti; questo lavoro è stato svolto interamente attraverso un computer.

Riunendo chimici e fisici teorici, il team Trinity dietro l'ultima svolta ha combinato la chimica intelligente con computer molto potenti per trovare uno dei "Santo Graal" della catalisi.

Il gruppo, guidato dal professor Max García-Melchor, ha fatto una scoperta cruciale quando studiava le molecole che producono ossigeno:la scienza aveva sottovalutato l'attività di alcuni dei catalizzatori più reattivi e, di conseguenza, il temuto ostacolo "iperpotenziale" ora sembra più facile da superare. Per di più, nel perfezionare un modello teorico a lungo accettato utilizzato per prevedere l'efficienza dei catalizzatori per la scissione dell'acqua, hanno reso incommensurabilmente più facile per le persone (o super-computer) la ricerca dell'elusivo catalizzatore "proiettile verde".

Autore principale, Michael Craig, Trinità, è entusiasta di mettere a frutto questa intuizione. Ha detto:"Sappiamo cosa dobbiamo ottimizzare ora, quindi si tratta solo di trovare le giuste combinazioni."

Il team mira ora a utilizzare l'intelligenza artificiale per mettere un gran numero di metalli e ligandi abbondanti sulla terra (che li incollano insieme per generare i catalizzatori) in un crogiolo prima di valutare quale delle combinazioni quasi infinite offre la più grande promessa.

In combinazione, quello che una volta sembrava una tela vuota ora sembra più un dipinto con i numeri poiché il team ha stabilito i principi fondamentali per la progettazione di catalizzatori ideali.

Il professor Max García-Melchor ha aggiunto:"Data la necessità sempre più pressante di trovare soluzioni per l'energia verde, non sorprende che gli scienziati abbiano, per un po 'di tempo, stavamo cercando un catalizzatore magico che ci permettesse di dividere l'acqua elettrochimicamente in modo conveniente, modo affidabile. Però, non è esagerato dire che prima d'ora una simile caccia era come cercare un ago in un pagliaio. Non siamo ancora al traguardo, ma abbiamo notevolmente ridotto le dimensioni del pagliaio e siamo convinti che l'intelligenza artificiale ci aiuterà a recuperare molto del fieno rimanente".

Ha anche sottolineato che:"Questa ricerca è estremamente eccitante per una serie di motivi e sarebbe incredibile svolgere un ruolo nel rendere il mondo un luogo più sostenibile. Inoltre, questo mostra cosa può accadere quando ricercatori di diverse discipline si uniscono per applicare le loro competenze per cercare di risolvere un problema che riguarda ognuno di noi".

Il professor Max García-Melchor è un professore assistente di Ussher in Chimica al Trinity e autore senior della ricerca storica che è stata appena pubblicata su una delle principali riviste internazionali, Comunicazioni sulla natura .