La Rivoluzione dall’Energia Solare: Sole + Acqua = Idrogeno. Daniel Nocera Illumina il Mondo con la Sua Invenzione che Ricrea la Fotosintesi in Modo Artificiale. Energia Solare per Produrre Idrogeno

Scritto da Redazione - GenitronSviluppo.com in Energia, Energie rinnovabili

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Pubblicato il giorno 30 ottobre 2008 - 2 commenti



   


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[ Sun Catalytix: Energia Solare Anche di Notte. Dal MIT e Daniel Nocera il Brevetto Diventa Realta'. In Arrivo fra Cinque, Sette Anni Rivoluzionaria Tecnologia Solare + Idrogeno a Basso Costo ]

  • Sole + Acqua = Idrogeno

Grazie ad un catalizzatore creato da un chimico del MIT, Daniel Nocera, la luce del sole potrebbe trasformare facilmente l’acqua in idrogeno. Se il processo potesse essere scalato, questo renderebbe l’energia solare la fonte dominante e potenziale di energia per tutto il mondo.  “Io vado a mostrarvi qualcosa che ancora nessuno finora ha dimostrato” ha affermato Daniel Nocera, professore di chimica al MIT parlando davanti ad un auditorium colmo di scienziati, ricercatori e funzionari del governo USA. L’intero processo è basato sulla ricreazione del processo di fotosintesi: “Questo è il futuro. Abbiamo così ricreato una foglia di una pianta”.

Un balzo rivoluzionario potrebbe trasformare l’utilizzo ora solo marginale dellenergia solare ad una delle principali fonti di energia rinnovabile e non. Così i ricercatori del MIT hanno superato un importante ostacolo nell’utilizzo dell’energia solare: l’immagazzinamento di energia durante l’uso anche quando il sole non brilla. Daniel Nocera ci descriverà il rivoluzionario nuovo processo per immagazzinare l’energia solare.

Fino ad ora l’energia solare è stata un’ottima fonte energetica ma solo per i giorni di sole perché l’immagazzinamento di energia supplementare per suo utilizzo successivo è stata eccessivamente onerosa e gravemente insufficiente. Con l’annuncio fatto ieri dal MIT si è riusciti ad ottenere una raccolta estremamente efficiente e a basso costo di energia solare. Così questa scoperta potrebbe sbloccare la più potente fonte di energia non tossica, abbondante, illimitata e senza emissioni di CO2: il sole.

“Questo è il Nirvana di ciò che abbiamo immaginato per anni” ha spiegato Daniel Nocera, professore, ricercatore del MIT e autore del documento che descrive l’esperimento e la ricerca compiuta. “L’utilizzo dell’energia solare è sempre stata limitata e lontana da essere una soluzione -totale-. Ora invece si può seriamente pensare ad un utilizzo dell’energia solare illimitato.”

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Quello che ha voluto dimostrare Daniel Nocera è stata una reazione chimica che genera ossigeno dall’acqua come fanno molto piante verdi durante la fotosintesi. Si è raggiunti così un risultato che potrebbe avere profonde implicazioni per l’intera industria energetica mondiale. L’esperimento effettuato con l’ausilio di un catalizzatore ha voluto muovere il primo e più difficile passo nella divisione dell’acqua per produrre facilmente idrogeno.

Ma il punto è che questo processo, ritiene Nocera, potrebbe contribuire a superare i principali ostacoli che impediscono un utilizzo efficiente dell’energia solare che questa possa diventare una fonte di energia rinnovabile dominante. L’energia solare ha un potenziale unico per generare grandi quantità di energia pulita non contribuendo al riscaldamento globale.

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Ma senza un strumento a basso costo per immagazzinare questa energia, l’energia solare non può sostituire i combustibili fossili su larga scala ed in modo efficiente. Nocera sarebbe riuscito così ad utilizzare la luce del sole per dividere le molecole dell’acqua, per utilizzarla poi sotto forma di combustibile a idrogeno che in seguito potrebbe essere bruciato in un generatore o ricombinato con l’ossigeno in una cella a combustibile. Ancora più ambizioso sarebbe la reazione potesse essere utilizzata per dividere le molecole dell’acqua partendo dall’acqua di mare.

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  • Sole + Acqua = Idrogeno – Come Funziona il Processo


Ispirato dal processo di fotosintesi delle piante,
Nocera e Matthew Kanan (borsista postdottorato nel laboratorio di Nocera), hanno sviluppato un processo senza precedenti che permetterà all’energia solare di essere utilizzata per dividere l’acqua in idrogeno e ossigeno e ricombinato all’interno di una cella a combustibile, producendo energia elettrica per casa o per auto senza creare emissioni di CO2 sia di giorno che di notte. La componente chiave per Nocera e Kanan del nuovo processo è un catalizzatore che produce ossigeno dall’acqua ed un altro prezioso catalizzatore che estrae idrogeno. Il nuovo catalizzatore consiste in metallo di cobalto, del fosfato ed un elettrodo posti in acqua.

Quando l’energia elettrica proveniente da una cella fotovoltaica, da una turbina eolica o da qualsiasi altra fonte di energia, sull’elettrodo si forma un sottile film producendo ossigeno sottoforma di gas. Combinato poi con un altro catalizzatore, come per esempio il platino, in grado di produrre idrogeno dall’acqua, il sistema è in grado di duplicare la divisione degli atomi che compongono la molecola dell’acqua come si verifica durante il processo di fotosintesi.

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Immagazzinare l’energia proveniente dal sole simulando un processo che sia simile alla fotosintesi, gli scienziati lo hanno cercato di fare sin dai primi anni 1970. In particolare, essi hanno cercato di replicare il modo in cui le piante verdi riescano ad scindere le molecole dell’acqua. Gli esperimenti riuscirono ma solo utilizzando alte temperature, soluzioni alcaline pericolose, o rare e costose tecnologie come catalizzatori al platino. Il catalizzatore di Nocera invece è economico e utilizza  una temperatura ambiente e senza sostanze caustiche, le stesse semplici condizioni riscontrate nelle piante.

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Il nuovo catalizzatore funziona a temperatura ambiente e pH dell’acqua neutro; “è facile da controllare”, spiega Nocera. “Per questo nel momento in cui si va ad applicare per far lavorare il processo, è così facile da attuare. E’ un passo gigante per l’energia pulita, la luce del sole infatti è quella che offre il maggiore potenziale rispetto a qualsiasi altra fonte di energia per risolvere i problemi di fabbisogno energetico.

1 ora di sole che colpisce l’intero globo offrirebbe abbastanza luce per ricoprire il fabbisogno di energia del pianeta per un anno. James Barber, leader nello studio della fotosintesi che non è stato coinvolto nella ricerca ammette che “Si tratta di una grande scoperta con enormi implicazione per la futura prosperità di tutta l’umanità.” Ernst Chain, biochimico presso l’Imperial College di Londra “L’importanza della loro scoperta non può essere sopravvalutata, poiché apre la porta per lo sviluppo di nuove tecnologie per la produzione di energia, riducendo così la nostra dipendenza dai combustibili fossili e affrontando il problema globale del cambiamento climatico”.

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Nocera vede 2 modi per trarre vantaggio dalla sua conquista:

  • Desalinizzare l’Acqua di Mare e Produrre Idrogeno

In primo luogo, un pannello fotovoltaico convenzionale che cattura la luce del sole per produrre energia elettrica; a sua volta, l’elettricità sarebbe spedita ad un dispositivo chiamato uno “electrolyzer”, che sarebbe il catalizzatori che divide le molecole d’acqua.

Michael Grätzel, tuttavia, un professore di chimica e ingegneria chimica presso l’Ecole Polytechnique Fédérale di Losanna, in Svizzera, fu una delle prime persone a cui Nocera spiegò l’esperimento con il suo nuovo catalizzatore. “Era così eccitato”, spiega Grätzel. “Lui mi ha portato ad un ristorante e ha acquistato un enorme costosa bottiglia di vino”.

Nel 1991, Grätzel inventò un promettente nuovo tipo di cella solare. Essa si avvale di un colorante contenente rutenio, che agisce in modo molto simile alla clorofilla in una pianta, assorbendo la luce, e rilasciando elettroni. Nella cella solare di Grätzel gli elettroni vengono poi raccolti da un film di biossido di titanio e diretto attraverso un circuito esterno, generando elettricità. Grätzel ora pensa che egli possa integrare la sua cella solare molto facilmente al catalizzatore di Nocera in un unico dispositivo che utilizzerebbe l’energia solare per dividere l’acqua. Le tinture solari di per sé, quando vengono esposte alla luce, sono in grado di generare la tensione necessaria al sistema. “Il colorante agisce come un filo molecolare che conduce elettroni a distanza”, spiega Grätzel.

Questo secondo approccio potrebbe impiegare quindi un sistema che imita più da vicino la struttura di una foglia. I catalizzatori verrebbero schierati fianco a fianco e con l’ausilio di molecole coloranti speciali progettate per assorbire la luce solare, l’energia catturata dalle tinture solari verrebbe utilizzata direttamente per la reazione di scissione delle molecole d’acqua. In entrambi i casi, l’energia solare potrebbe essere convertita in combustibile a idrogeno e quindi che potrebbe essere facilmente immagazzinata e utilizzata durante la notte o quando è necessario. “Con questa scoperta, intendiamo cambiare totalmente l’industria energetica”, ha dichiarato al pubblico Nocera.

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  • Sole + Acqua = Idrogeno – Questo è solo l’inizio

Ad oggi la tecnologia disponibile per dividere l’acqua e produrre energia elettrica è utilizzata solo a livello industriale ed è molto costosa ma spiega Nocera che è molto fiducioso per lo sviluppo dell’integrazione di tali sistemi agli impianti fotovoltaici. “Questo è solo l’inizio” ha detto Nocera, auspicando che entro 10 anni gli edifici potranno accumulare sempre più energia dal sole e attraverso quella eccedente utilizzarla per produrre idrogeno e così dalle celle a combustibile produrre nuova energia elettrica anche quando il sole non c’è.

La foglia artificiale per la produzione di combustibile e la desalinizzazione dell’acqua di mare potrebbe fornire grandiose promesse. Ma per molti scienziati, tali possibilità sembrano impossibili e utopiche. Presto conclude Nocera utilizzando un semplice processo che ci ha insegnato la natura, gli esseri umani potrebbero utilizzare il sole “per produrre combustibili a partire da un bicchiere d’acqua”. Tale idea possiede una tale eleganza che ogni scienziato e ricercatore anche se scettico può apprezzare e soprattutto offrire la speranza che ognuno dovrebbe trovare.

Il progetto è parte del MIT Energy Initiative, un programma destinato a contribuire per la trasformazione del sistema energetico globale e per soddisfare le esigenze del futuro di contribuire alla realizzazione di un ponte fra gli odierni sistemi di fabbisogno energetico e quelli futuri. Così il successo di Nocera e del suo laboratorio mostra quanto sia importante lo studio e lo sviluppo delle diverse forme di approvvigionamento energetico come può essere quello solare e quello dell’idrogeno oltre ad un unione di diverse fonti di finanziamento da parte del governo, dalle associazioni e fondazioni filantropiche e dall’industria solare.

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2 commenti

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  1. Confesso che l’articolo è particolarmente intrigante, se supportato dai fatti a breve, può effettivamente dara una mano all’ambiente dove viviamo, non ho risorse personali da poter utilizzare per contribuire a finanziare le ricerche, se ne avessi le devolverei sicuramente in questa direzione, suggerirei di dare la massima diffusione all’argomento, tramite i media che per pensano solo a trasmettere ciarpame, potrebbe sollecitare le persone ad una maggiore presa di coscienza sull’argomento.
    Complimenti a tutti coloro che hanno contribuito, in ogni misura, a queste ricerche, a loro va un sincero ringraziamento a nome di tutti.

  2. vorrei sapere quando si possono trovare in commercio le nuove celle per produrre idrogeno?

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