Fotovoltaico: dagli Spinaci Proteine per Celle Solari Bioibride

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Questo mese una nuova scoperta alla Vanderbilt University ci ha avvicinato al raggiungimento dell’efficienza energetica grazie alle piante. Aggiungendo la proteina fotosintetica degli spinaci al silicio, i ricercatori hanno creato celle solari bioibride con una potenza molto maggiore rispetto ai modelli precedenti.

Le Nuove Celle Solari Bioibride

Le celle solari bioibride sono in parte composte da una molecola biologica e in parte da materiale conduttivo. “Nel nostro caso queste molecole sono proteine del Fotosistema I, che è ciò che guida la fotosintesi nelle piante”, ha detto Kane Jeggings, professore di chimica e ingegneria biomolecolare alla Venderbilt, colui che ha guidato lo studio insieme a David Cliffel, un professore di chimica associato.

La ricerca sull’uso delle proteine del Fotosistema I (PS1) nelle celle solari è iniziata 40 anni fa quando gli scienziati hanno scoperto che le proteine PS1 continuavano a funzionare anche dopo essere state rimosse dalle piante. Dato che la PS1 converte la luce del sole in energia con circa il 100% di efficienza, i gruppi di ricerca hanno iniziato a lavorare con la proteina nella speranza di creare celle solari più efficienti.

I risultati di questa ricerca iniziale erano delle celle che non potevano produrre molta corrente elettrica e che iniziavano a deteriorarsi dopo sole poche settimane. L’ultimo progresso effettuato affronta entrambi i problemi. Le nuove celle perfezionate possono produrre quasi un mA di corrente per centimetro quadrato a 0.3 volt – quasi due volte e mezzo l’elettricità precedentemente sviluppata dalle celle bioibride.

Inoltre, i ricercatori della Vanderbilt hanno lavorato per anni per migliorare la longevità delle celle; già nel 2010 il team è stato in grado di mantenere una cella PS1 funzionante per nove mesi senza calo di prestazioni.

Solare Meno Costoso e Più Pulito

A livello commerciale le celle solari bioibride rappresenterebbero una svolta per l’energia solare sotto molti punti di vista; i loro componenti chiave sono abbondanti e rinnovabili, produrli costerebbe quindi meno e sarebbe sicuramente meglio per l’ambiente rispetto alle celle solari tradizionali. Inoltre, sfruttando le capacità di fotosintesi delle piante, le cellule bioibride potrebbero anche aumentare notevolmente l’efficienza del pannello solare. Tuttavia, le celle devono compiere ancora notevoli progressi prima che possano competere con la tecnologia solare attuale.

“Attualmente queste celle bioibride non possono competere con le celle solari tradizionali”, spiega Jennings. “Rappresentano una tecnologia molto meno matura, con soli 10 anni di storia alle spalle rispetto ai 50 del tradizionale fotovoltaico in silicio”. Jennings sottolinea il bisogno di continuare la ricerca nei bioibridi “che potrebbero essere più economici e ecologici da produrre rispetto alle tradizionali celle solari perché i componenti biologici chiave sono abbondanti e rinnovabili in natura”.

La ricerca è attualmente in corso e gruppi come l’ Environmental Protection Agency stanno iniziando a prendere nota del potenziale. All’inizio di quest’anno, il team di ingegneria chimica di Vanderbilt ha vinto tre premi per queste celle all’ EPA’s National Sustainable Design Exposition a Washington D.C. La presentazione ha permesso al team di guadagnare una borsa di studio per sviluppare ulteriormente il concetto. Grazie al finanziamento da parte dell’EPA e della National Science Foundation, il team sta ora lavorando per ottimizzare le celle e massimizzare la produzione di energia, e per “portare questo progetto pubblicato, dal laboratorio a una dimensione tecnologicamente più rilevante” afferma Jennings.