1. Fotosintesi: Le piante utilizzano la luce solare per convertire CO2 e acqua in glucosio e ossigeno attraverso il processo di fotosintesi. Questo processo può essere migliorato in sistemi artificiali per creare biomassa, biocarburanti e altri prodotti di origine vegetale.
2. Fotocatalisi: Le reazioni fotocatalitiche comportano l'uso di materiali semiconduttori che, se esposti alla luce solare, generano specie altamente reattive in grado di scomporre gli inquinanti, come la CO2, in sostanze chimiche utili. Ad esempio, i processi fotocatalitici possono convertire la CO2 in combustibili come metano o metanolo.
3. Celle fotoelettrochimiche (PEC): Le celle PEC combinano processi fotovoltaici ed elettrochimici. Utilizzano la luce solare per generare corrente elettrica, che viene poi utilizzata per innescare reazioni chimiche che convertono le emissioni in materiali utili. Le celle PEC possono produrre idrogeno combustibile dall’acqua e dalla luce solare o convertire la CO2 in sostanze chimiche come l’acido formico.
4. Cattura e utilizzo del carbonio (CCU): La luce solare può essere impiegata nei sistemi CCU, dove la CO2 viene catturata dai processi industriali o dall'atmosfera e convertita in prodotti preziosi. Un approccio consiste nell’utilizzare processi termochimici guidati dalla luce solare per convertire la CO2 in combustibili o materie prime per la produzione chimica.
5. Coltivazione di alghe e cianobatteri: La luce solare può essere utilizzata per coltivare alghe e cianobatteri, che hanno la capacità di convertire la CO2 in biomassa attraverso la fotosintesi. Questa biomassa può essere utilizzata per produrre biocarburanti, integratori alimentari o altri prodotti.
6. Processi chimici guidati dall'energia solare: La luce solare può guidare direttamente le reazioni chimiche, consentendo la produzione di vari materiali dalla CO2. Ad esempio, la luce solare può essere utilizzata per scindere l’acqua in idrogeno e ossigeno, che possono poi essere utilizzati nelle celle a combustibile o nella sintesi chimica.
7. Purificazione dell'acqua a energia solare: La luce solare può essere utilizzata per disinfettare l’acqua e rimuovere i contaminanti attraverso processi fotocatalitici. Ciò può aiutare a purificare le acque reflue o produrre acqua pulita da fonti contaminate.
Nel complesso, la luce solare può essere sfruttata per convertire le emissioni in materiali utili attraverso una varietà di processi, tra cui fotosintesi, fotocatalisi, celle fotoelettrochimiche, cattura e utilizzo del carbonio, coltivazione di alghe e cianobatteri, processi chimici alimentati dall’energia solare e purificazione dell’acqua alimentata dall’energia solare. Queste tecnologie offrono potenziali soluzioni per ridurre l’impatto ambientale delle emissioni creando risorse preziose. La ricerca e lo sviluppo in corso mirano a migliorare l’efficienza e la scalabilità di questi processi per renderli sostenibili ed economicamente fattibili su larga scala.
