venerdì, novembre 11, 2022

PRODURRE IDROGENO VERDE DALL’ACQUA CON L’UTILIZZO DELLE ENERGIE RINNOVABILI. ECCO UN INTERESSANTE LAVORO DI RICERCA PUBBLICATO SU NATURE CATALYSIS.


Oristano 11 novembre 2022

Cari amici,

Il mondo moderno ha una crescente "fame di energia". Ebbene, per poter mandare definitivamente in soffitta l’energia prodotta con i combustibili fossili, appare assolutamente necessario utilizzare, in modo preminente, l’energia prodotta da "fonti rinnovabili", come il sole e gli altri vari sistemi, come acqua, vento etc.. Indubbiamente vi è un'estrema necessità di arrivare ad un massiccio utilizzo di fonti rinnovabili, e l'utilizzo del sole, appare il più adeguato. Anche se questa energia non risulta costante nel tempo, essendo prodotta solo nelle ore d’insolazione, esistono vari sistemi per immagazzinare l’energia che non viene utilizzata durante il giorno e poterla così avere a disposizione quando il sole non splende. Gli studi sul "come" certo non mancano!

Il primo dubbio che ne discende è “come si può usare un processo chimico come metodo di stoccaggio dell’energia”? Un recente lavoro di ricerca, pubblicato su Nature Catalysis, svolto da ricercatori dell’Istituto officina dei materiali del Consiglio nazionale delle ricerche di Trieste (Cnr-Iom) in collaborazione con i ricercatori del Fritz Haber Insitute della Max Planck Society di Berlino, sta sperimentando una innovativa tecnologia per immagazzinare in combustibili l’energia ricavata da fonti rinnovabili, permettendone così lo stoccaggio e il successivo utilizzo. Una delle prime applicazioni riguarda l'uso dell’energia solare per produrre idrogeno dall'acqua.

La ricerca in parola è ancorata ad un sistema particolare, che in dettaglio opera in alcune fasi del processo di elettrolisi fotocatalitica: un processo elettrochimico nel quale si usa la luce del sole per scindere l’acqua nei suoi costituenti: ossigeno e idrogeno. L’energia della radiazione solare viene usata per promuovere la reazione chimica di elettrolisi; una volta compiuta la reazione quell’energia è immagazzinata nei nuovi legami chimici che si sono creati. Quando, in un secondo momento si voglia estrarre energia, basta svolgere la reazione chimica al contrario: i legami vengono spezzati e rilasciano l’energia che torna a essere libera e utilizzabile, per esempio in una cella a combustibile, dove reagiscono idrogeno e ossigeno, riformando acqua e producendo una corrente elettrica.

“Il processo è simile a quello della fotosintesi nelle piante – spiega Simone Piccinin, ricercatore del Cnr-Iom che ha co-firmato lo studio – Le piante prendono dall’ambiente CO2 e acqua, e usano la luce del sole per produrre sostanze organiche, immagazzinando energia sotto forma di legami chimici presenti nei carboidrati che costituiscono la pianta. Se noi poi la bruciamo, quello che viene liberato da questo processo è esattamente CO2 e acqua, i reagenti iniziali, e calore”.

Lo studio ha riguardato, in particolare, un materiale molto promettente per l’impiego in questo tipo di processi, l’ematite, un ossido di ferro economico e stabile e quindi potenzialmente utilizzabile nei dispositivi di assorbimento e stoccaggio della radiazione solare. “Si tratta di un materiale foto-catalizzatore, cioè capace di assorbire la luce e di promuovere e accelerare l’ossidazione dell’acqua. Quando la luce colpisce questo materiale, in superficie si accumula della carica elettrica, la cui quantità è in relazione cubica con la velocità con cui si verifica la reazione di ossidazione dell’acqua: raddoppiando, cioè, la concentrazione della carica, la velocità con cui avviene la reazione si moltiplica per otto”, aggiunge il ricercatore.

“La pubblicazione è il risultato di un programma di ricerca pluriennale nel campo della conversione dell’energia solare e nella produzione di idrogeno. Le riconosciute competenze dell’Istituto su questo tema saranno al centro della partecipazione ai nuovi progetti finanziati dal PNRR, con particolare riferimento al partenariato esteso sugli scenari energetici del futuro e alle applicazioni del super calcolo del centro nazionale in High Performance Computing, Big Data e Quantum Computing”, conclude Stefano Fabris, direttore del Cnr-Iom attivo in questa ricerca.

Cari amici, il futuro, anche quello a medio termine, vedrà di certo la fine dell’impiego dei combustibili fossili, vera fonte di inquinamento del pianeta, e sarà solo ed esclusivamente l’energia solare a dare al mondo l’energia di cui necessita. La speranza è che tutto il mondo collabori ad evitare di continuare ad inquinare ancora il pianeta, per consentire un futuro davvero vivibile alle nuove generazioni.

A domani.

Mario

 

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