sabato, dicembre 05, 2020

PRODURRE L’IDROGENO IN MODO DEL TUTTO NATURALE: DALLE MICROALGHE, CHE, CON L’AGGIUNTA DI ACQUA ZUCCHERATA, SVILUPPANO UNA PARTICOLARE FOTOSINTESI.


Oristano 5 dicembre 2020

Cari amici,

Un team di ricercatori dell’Università di Bristol e dell’Harbin Institute of Technology in Cina (scienziati della Gran Bretagna e della Cina) sono riusciti a costruire delle microscopiche “fabbriche microbiche” utilizzando cellule di alghe che, inserite in goccioline d’acqua zuccherata, attraverso la fotosintesi producono idrogeno invece di ossigeno, quando esposte alla luce solare e in ambiente aerobico. La scoperta ha dello straordinario, in quanto le cellule delle alghe fissano l'anidride carbonica e producono di norma ossigeno mediante la fotosintesi. Lo studio svolto da questo team, invece, ha utilizzato queste “micro-fabbriche” piene di microscopiche cellule di alghe vive, per generare idrogeno!

L'idrogeno, come ben sappiamo, è qualcosa di molto importante, visti gli usi possibili come fonte di energia, per cui la scoperta ha veramente dello straordinario, in quanto produrre con i sistemi noti l’idrogeno ha dei costi ancora stratosferici, perché la sua produzione necessita di quantità enormi di energia. La ricerca, che appare già come una scommessa vinta, sarebbe ottimale per la produzione dell’energia necessaria nel futuro, tanto che è stata pubblicata sull’importante rivista Nature Communications. Una volta iniziata la produzione a livello industriale, questa scoperta si dimostrerebbe come un’alternativa verde molto importante, che potrebbe fornire un importante passo in avanti per le necessità energetiche del futuro.

Il gruppo di ricerca, con grande intuizione, ha pensato di 'arruolare' le alghe che, normalmente, attraverso la fotosintesi, in presenza della luce del sole assorbono l'anidride carbonica e producono ossigeno, ma modificando il loro percorso, dirottato dalla produzione di ossigeno a quella di idrogeno. Per farlo i ricercatori hanno utilizzato goccioline di zucchero che hanno riempito di alghe unicellulari: l'alta densità di queste cellule nelle goccioline ha fatto abbassare i livelli di ossigeno a un punto tale da attivare speciali enzimi chiamati idrogenasi che hanno così dirottato il normale percorso fotosintetico inducendolo a produrre idrogeno.

Inoltre, per aumentare il livello di produzione dell'idrogeno, i ricercatori hanno rivestito i micro-reattori viventi con un sottile guscio di batteri, che sono stati in grado di consumare e quindi di eliminare ulteriormente l'ossigeno e di conseguenza intensificare l'attività di produzione di ossigeno. Secondo il professor Stephen Mann, dell'università di Bristol, "L'uso di semplici goccioline come vettori per il controllo dell'organizzazione delle cellule algali e della fotosintesi offre un approccio rispettoso dell'ambiente alla produzione di idrogeno che spero possa svilupparsi ulteriormente nelle nostre ricerche future".

Il team (composto dal professor Stephen Mann e dal dottor Mei Li della School of Chemistry di Bristol insieme al professor Xin Huang e ai colleghi dell'Harbin Institute of Technology in Cina), ha intrappolato circa diecimila cellule algali in ciascuna gocciolina, che sono state poi ammassate insieme per compressione osmotica. Le cellule, così compresse, hanno subito evidenziato un calo dei livelli di ossigeno, tale da attivare degli enzimi (idrogenasi) che hanno letteralmente dirottato il percorso fotosintetico da quello “normale”, cioè la produzione di ossigeno, a quello a base di idrogeno. In questo modo, circa un quarto di milione di “fabbriche microbiche” capaci di produrre idrogeno, ognuna di un decimo di millimetro, possono essere condensate in un millilitro d'acqua.

Il professor Xin Huang dell'Harbin Institute of Technology ha aggiunto: "La nostra metodologia è facile e dovrebbe essere in grado di utilizzare volumi più grandi senza compromettere la vitalità delle cellule algali viventi. Sembra anche un procedimento flessibile; ad esempio, abbiamo recentemente catturato un gran numero di cellule di lievito nelle goccioline e abbiamo utilizzato i reattori microbici per la produzione di etanolo".

Cari amici, l'idrogeno è potenzialmente un carburante a zero impatto dal punto di vista climatico, che offre molti possibili usi come futura fonte di energia. Questa scoperta, sebbene ancora in una fase iniziale, rappresenta un importante passo verso lo sviluppo di energia verde fotobiologica in condizioni aerobiche naturali. Sfruttare la potenza della fotosintesi per produrre bioidrogeno dalla alghe in vivo, è diventato l’obiettivo primario degli scienziati anche in altri centri di ricerca sparsi per il mondo, come quelli del Center for Bioenergy, presso l’Arizona State University (USA). Anche qui i ricercatori hanno messo mano ad una delle strutture fondamentali del processo fotosintetico, in maniera tale da trasformare i microrganismi algali in bio-fabbriche ad alta efficienza.

Amici il futuro vedrà cambiamenti davvero epocali! E i segreti per il cambiamento saranno  trovati proprio all’interno dei nostri mari…

A domani.

Mario


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