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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 qualcosa che è stato realizzato su larga scala, gli scienziati sostengono che sono sempre più vicini al raggiungimento della fotosintesi artificiale ora più che mai e francamente questa potrebbe essere una delle più grandi invenzioni che l’uomo abbia dato luogo da lungo tempo e fortunatamente non è una scoperta legata alla realizzazione di un’arma che possa eliminare milioni di uomini come l’atomica ma perché la fotosintesi artificiale potrebbe concretizzare uno smaltimento sempre maggiore di CO2 contenuta nell’aria.
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I nanotubi in carbonio, usati in molte applicazioni fra cui le nanotecnologie solari e i materiali adesivi sarebbero in grado di simulare un passo fondamentale del processo di fotosintesi. Molti credono che la fotosintesi artificiale potrebbe 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. E come abbiamo già notato, un altro vantaggio della fotosintesi artificiale potrebbe essere quello di contribuire ad assorbire una buona parte delle emissioni di CO2 dall’atmosfera o come succede in natura, addirittura sintetizzare carboidrati per immagazzinare energia.
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I chimici fino ad oggi hanno cercato invano di riprodurre il processo ma un passo fondamentale si è dimostrato impossibile da copiare. I fotoni infatti potendo contribuire solo con una limitata quantità di energia per realizzare la reazione chimica, in natura questa energia viene resa disponibile da una “tensione” di elettroni. Nessuno quindi finora è riuscito a rendere il processo artificiale cioè a creare un sistema di elettroni in tensione che potrebbe fornire l’energia necessaria per la fotosintesi artificiale.
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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.
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Un nanotubo di carbonio è in grado di accettare 1 elettrone per ogni 32 atomi di carbonio che contiene, così anche una breve serie di nanotubi può accettare molti elettroni, spiega Zhang, capo gruppo del team di scienziati. Il che significa che il nanotubo potrebbe rappresentare quella molecola ricevente fondamentale nel processo di fotosintesi artificiale. Anche se non ci sono note piccole molecole in grado di rilasciare un gran numero di elettroni dopo l’assorbimento di luce visibile, una classe di molecole chiamata phthalocyanines (PC) non rilascerebbe un singolo elettrone quando assorbe la luce. Il team di Zhang sta puntando a creare un piccolo strato di molecole PC attaccato ad uno strato di nanotubi in carbonio per creare un piccolo sistema di attivazione di elettroni. Il sistema funziona.
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“Abbiamo deciso di creare questo sistema di nanotubi in carbonio per realizzare la fotosintesi artificiale inizialmente e semplicemente per convertire l’energia solare in elettricità ”, spiega Zhang, ma egli ritiene che il nanosistema che realizzerebbe la fotosintesi artificiale potrebbe costituire una componente chiave in un modello di sintesi che converta la CO2 in carboidrati e da questo fatto la possibilità di aprire le porte verso un nuovo mondo.
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[ Links utili e approfondimenti ]
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