Un futuro alimentato da carburante privo di carbonio dipende dalla nostra capacità di sfruttare e immagazzinare energia da fonti rinnovabili ma intermittenti, come solare ed eolico. Ora, un nuovo catalizzatore sviluppato presso l'Università di Toronto Engineering dà impulso a una serie di tecnologie energetiche pulite che dipendono dalla produzione di idrogeno dall'acqua.

Oltre ad essere un ingrediente chiave in tutto, dal carburante ai fertilizzanti, l'idrogeno ha un grande potenziale come mezzo di accumulo di energia. L'idea sarebbe quella di utilizzare l'elettricità rinnovabile per produrre idrogeno dall'acqua, poi invertire il processo in una cella a combustibile elettrochimica, con conseguente energia pulita su richiesta.

"L'idrogeno è una materia prima industriale estremamente importante, ma purtroppo oggi deriva in modo preponderante da combustibili fossili, con conseguente grande impronta di carbonio, "dice il professor Ted Sargent, autore senior su un articolo in Energia della natura che descrive il nuovo catalizzatore. "L'elettrolisi, la scissione dell'acqua per produrre idrogeno e ossigeno rinnovabili, è una tecnologia avvincente, ma necessita di ulteriori miglioramenti in termini di efficienza, costo, e longevità. Questo lavoro offre una nuova strategia per perseguire questi obiettivi di fondamentale importanza".

Il laboratorio di Sargent è tra diversi gruppi di ricerca in tutto il mondo che corrono per creare catalizzatori che riducano la quantità di elettricità necessaria per dividere l'acqua in idrogeno e ossigeno. Attualmente, i catalizzatori più performanti si affidano al platino, un materiale costoso, e operare in condizioni acide.

"Il nostro nuovo catalizzatore è fatto di rame, nichel e cromo, che sono tutti più abbondanti e meno costosi del platino, "dice Cao-Thang Dinh, un co-autore principale del documento insieme ai suoi colleghi ricercatori post-dottorato Pelayo Garcia De Arquer e Ankit Jain. "Ma la cosa più eccitante è che si comporta bene in condizioni di pH neutro, che apre una serie di possibilità".

L'acqua di mare è la fonte d'acqua più abbondante sulla terra, Din fa notare. Ma l'uso di acqua di mare con catalizzatori tradizionali in condizioni acide richiederebbe prima la rimozione del sale, un processo ad alta intensità energetica. Operare a pH neutro evita l'alto costo della desalinizzazione.

Potrebbe anche consentire l'uso di microrganismi per produrre sostanze chimiche come metanolo ed etanolo. "Ci sono batteri che possono combinare idrogeno e CO2 per produrre combustibili idrocarburici, " dice Garcia De Arquer. "Potrebbero crescere nella stessa acqua e assorbire l'idrogeno mentre viene prodotto, ma non possono sopravvivere in condizioni acide."

L'utilizzo di energia rinnovabile per convertire la CO2 di scarto in combustibili o altri prodotti a valore aggiunto è l'obiettivo di NRG COSIA Carbon XPrize. Una squadra del laboratorio di Sargent è tra i cinque finalisti della competizione internazionale, in lizza per il primo premio di 7,5 milioni di dollari.