La ricerca per trovare nuovi modi per sfruttare l'energia solare ha fatto un passo avanti dopo che i ricercatori hanno diviso con successo l'acqua in idrogeno e ossigeno alterando i macchinari fotosintetici nelle piante.

La fotosintesi è il processo utilizzato dalle piante per convertire la luce solare in energia. L'ossigeno viene prodotto come sottoprodotto della fotosintesi quando l'acqua assorbita dalle piante viene "divisa". È una delle reazioni più importanti del pianeta perché è la fonte di quasi tutto l'ossigeno del mondo. L'idrogeno che viene prodotto quando l'acqua viene scissa potrebbe essere potenzialmente una fonte verde e illimitata di energia rinnovabile.

Un nuovo studio, guidato da accademici al St John's College, Università di Cambridge, ha usato la fotosintesi semi-artificiale per esplorare nuovi modi per produrre e immagazzinare energia solare. Hanno usato la luce solare naturale per convertire l'acqua in idrogeno e ossigeno utilizzando una miscela di componenti biologici e tecnologie artificiali.

La ricerca potrebbe ora essere utilizzata per rivoluzionare i sistemi utilizzati per la produzione di energia rinnovabile. Una nuova carta, pubblicato in Energia della natura , illustra come gli accademici del Reisner Laboratory di Cambridge hanno sviluppato la loro piattaforma per ottenere la scissione dell'acqua azionata dal sole senza assistenza.

Il loro metodo è anche riuscito ad assorbire più luce solare rispetto alla fotosintesi naturale.

Katarzyna Soko?, primo autore e dottorato di ricerca. studente al St John's College, ha dichiarato:"La fotosintesi naturale non è efficiente perché si è evoluta semplicemente per sopravvivere, quindi produce la quantità minima di energia necessaria, circa l'1-2% di ciò che potrebbe potenzialmente convertire e immagazzinare".

La fotosintesi artificiale esiste da decenni ma non è stata ancora utilizzata con successo per creare energia rinnovabile perché si basa sull'uso di catalizzatori, che sono spesso costosi e tossici. Ciò significa che non può ancora essere utilizzato per portare i risultati a un livello industriale.

La ricerca di Cambridge fa parte del campo emergente della fotosintesi semi-artificiale che mira a superare i limiti della fotosintesi completamente artificiale utilizzando enzimi per creare la reazione desiderata.

Soko? e il team di ricercatori non solo ha migliorato la quantità di energia prodotta e immagazzinata, sono riusciti a riattivare un processo nelle alghe che è rimasto inattivo per millenni.

Ha spiegato:"L'idrogenasi è un enzima presente nelle alghe che è in grado di ridurre i protoni in idrogeno. Durante l'evoluzione questo processo è stato disattivato perché non era necessario per la sopravvivenza, ma siamo riusciti a bypassare l'inattività per ottenere la reazione che volevamo— scindendo l'acqua in idrogeno e ossigeno."

Soko? spera che i risultati consentiranno di sviluppare nuovi sistemi modello innovativi per la conversione dell'energia solare.

Ha aggiunto:"È entusiasmante poter scegliere in modo selettivo i processi che desideriamo, e ottenere la reazione che vogliamo che è inaccessibile in natura. Questa potrebbe essere una grande piattaforma per lo sviluppo di tecnologie solari. L'approccio potrebbe essere utilizzato per accoppiare altre reazioni insieme per vedere cosa si può fare, imparare da queste reazioni e poi costruire sintetici, pezzi più robusti della tecnologia dell'energia solare."

Questo modello è il primo ad utilizzare con successo l'idrogenasi e il fotosistema II per creare la fotosintesi semi-artificiale guidata esclusivamente dall'energia solare.

Dottor Erwin Reisner, Responsabile del Laboratorio Reisner, un membro del St John's College, Università di Cambridge, e uno degli autori dell'articolo ha descritto la ricerca come una "pietra miliare".

Ha spiegato:""Questo lavoro supera molte sfide difficili associate all'integrazione di componenti biologici e organici in materiali inorganici per l'assemblaggio di dispositivi semi-artificiali e apre una cassetta degli attrezzi per lo sviluppo di futuri sistemi per la conversione dell'energia solare".