I ricercatori del California institute of technology sono da alcuni anni impegnati nel tentativo di riprodurre in laboratorio la fotosintesi delle piante, che permette di generare energia semplicemente utilizzando acqua e anidride carbonica.
Lo scopo è quello di simulare il comportamento delle foglie, che riescono a catturare, grazie ai pigmenti di clorofilla, i fotoni provenienti dal sole. Il traguardo sembra ancora lontano, ma i primi risultati sono già arrivati, e, grazie a un sostanzioso finanziamento del Congresso americano, gli scienziati potranno continuare a lavorare alla ricerca di catalizzatori che permettano di realizzare la fotosintesi artificiale a larga scala e a costi contenuti. La fotosintesi, la cattura biologica dell’energia dal sole è alla base di quasi tutti i complessi organismi di vita sulla terra, ma ciò che è stato prima resta ancora un mistero.
Anche se questo processo non è ancora stato realizzato su larga scala, gli scienziati sostengono che sono sempre più vicini al raggiungimento della fotosintesi artificiale. In caso di successo, si potrebbe davvero parlare di una delle più grandi invenzioni che l’uomo abbia effettuato, perchè si riuscirebbe a concretizzare uno smaltimento sempre maggiore della CO2 contenuta nell’aria.
Molti ricercatori sostengono che la fotosintesi artificiale possa produrre idrogeno abbastanza a lungo termine da lanciare una “economia dell’idrogeno” in cui tutti i veicoli potrebbero funzionare a celle a combustibile a idrogeno. Inoltre con tale procedimento si potrebbero sintetizzare carboidrati per immagazzinare energia.
Il processo presenta però ancora qualche difficoltà e problema. Un passaggio fondamentale della fotosintesi sembra infatti impossibile da copiare. I fotoni possono contribuire solo con una limitata quantità di energia alla realizzazione della reazione chimica, mentre in natura questa energia viene resa disponibile da una “tensione” di elettroni.
La fotosintesi artificiale dovrebbe comprendere una molecola che funge da donatore, in grado di assorbire la luce visibile e rilasciare molti elettroni ed una molecola che funge da ricevitore in grado di accettare e immagazzinare tali elettroni. I sistemi esistenti possono donare e ricevere solo un elettrone alla volta. Il team di ricercatori cinese dell’Università di Qinhuangdao ha scoperto così la possibilità che offrirebbero i nanotubi di mimare il processo fotosintetico, cercando di superare questi ostacoli.
Ricerche analoghe sono state avviate anche in Europa, grazie a un importante investimento del Consiglio Europeo della Ricerca, che ha deciso di finanziare il progetto "The dynamic protein matrix in photosynthesis: from disorder to life". È ancora presto per dire chi arriverà primo nella corsa alla fotosintesi sintetica, ma in ogni caso si tratterebbe di una svolta epocale, anche perché permetterebbe di risolvere una parte dei problemi legati all'immagazzinamento dell'elettricità rinnovabile (la fotosintesi produce energia sotto forma di zuccheri).
Anche in Italia vi è parecchia attenzione per queste straordinarie innovazioni. Il Piemonte, ad esempio, punta sulla fotosintesi artificiale come mezzo per produrre in futuro carburante pulito in sostituzione del petrolio.
La ricerca verrà sviluppata da un nuovo laboratorio del Politecnico di Torino, inaugurato il 4 giugno 2011 ad Alessandria. Riuscire nell'impresa, nella quale si stanno cimentando i più avanzati centri di ricerca del mondo, significherebbe rivoluzionare il settore delle energie rinnovabili rendendo l'idrogeno meno costoso e più facile da produrre.
Il nuovo centro, battezzato Biosolar Lab, sarà diretto per i prossimi tre anni da James Barber, biochimico di fama mondiale dell'Imperial College di Londra. In collaborazione con Chemtex, Imperial College, e Massachusetts Institute of Technology, il laboratorio piemontese studierà come realizzare la foglia artificiale, ma anche come produrre bioetanolo da scarti agricoli, biocombustibile da alghe, e idrogeno da microrganismi.
La fotosintesi artificiale si presenta quindi come una sfida, una corsa in cui noi italiani partecipiamo a pieno titolo.
