Nuovi materiali promuovono la produzione di idrogeno

L’attuale crescita demografica rappresenta la principale causa dell’aumento della domanda di energia che, a sua volta, genera una maggiore quantità di emissioni di biossido di carbonio (CO2) derivanti dalla combustione dei combustibili fossili. Lo sfruttamento delle risorse energetiche naturali illimitate offerte dal Sole rappresenta l’unico modo per interrompere questa catena che, a lungo andare, comprometterà in modo irrimediabile la sostenibilità futura del nostro pianeta.


La fotosintesi artificiale, che muove i primi passi nel settore di ricerca e sviluppo, rappresenta una preziosa fonte di energia. I principali ostacoli all’utilizzo diffuso di questa tecnologia sono legati alla costruzione di macchine molecolari in grado di riprodurre esattamente la capacità delle piante di scindere l’acqua in molecole di ossigeno e di convertire l’anidride carbonica in glucosio. I protoni derivanti dalla dissociazione dell’acqua vengono impiegati per produrre idrogeno.


Scienziati finanziati dall’UE hanno avviato il progetto PCAP (“Photocatalytic cluster complexes for artificial photosynthesis applications”) allo scopo di produrre complessi di metallo da utilizzare come catalizzatori per le celle solari.


Un attento controllo dei reagenti e degli ioni di metallo ha consentito agli scienziati di preparare svariati cluster manganese-calcio e di determinarne le strutture cristalline. Una struttura particolarmente allettante consisteva in una disposizione a forma di asta di ioni di calcio tappezzata di complessi di manganese. Fatta eccezione per gli ioni di manganese, gli scienziati hanno testato numerosi ioni metallici di transizione in presenza di polimeri di coordinazione costruiti da legamenti di acidi carbossilici. Sono state quindi raccolte le strutture cristalline di svariati complessi, dai quali sono emerse tasche di acqua e cavità per l’assorbimento dei gas.


Partendo dal presupposto che i sistemi molecolari redox attivi non sono in grado di attivare molecole di piccole dimensioni, gli esperti hanno preparato composti di porfirina e legamenti a base di terpiridina. Sebbene le prestazioni del derivato di ferrocenil-porfirina per le celle solari si siano rivelate insoddisfacenti, studi approfonditi hanno dimostrato la capacità del sistema di raffreddarsi rapidamente (“quencing”) nello stato eccitato.


I lavori condotti nell’ambito dell’iniziativa PCAP hanno spianato la strada all’utilizzo dell’acqua e della luce del sole per la produzione di idrogeno. Il programma di scambio organizzato nell’ambito dell’iniziativa ha offerto ai ricercatori l’opportunità di visitare la Romania e il Regno Unito e di pianificare nuove visite in Moldavia. Questi scambi hanno contribuito enormemente al raggiungimento degli obiettivi prefissati. Le attività di divulgazione dei risultati progettuali sono state affidate a seminari, incontri e visite.