La disponibilità sempre più limitata dell’oro nero sta inducendo gli scienziati di tutto il mondo alla ricerca di fonti energetiche alternative. Una di queste è riconducibile all’idrogeno. Il professor Luca De Gioia dell’Università di Milano-Bicocca, in collaborazione con il professor Ulf Ryde dell’Università di Lund (Svezia), ha da poco pubblicato sulla prestigiosa rivista Journal of the American Society (JACS) una scoperta di notevole importanza sull’utilizzo di questa forma di energia alternativa.
L’idrogeno rappresenta un’ottima risorsa energetica in quanto a parità di massa è in grado di liberare un’energia nettamente superiore rispetto alle classiche forme di combustibile. Inoltre un grande vantaggio di questa tecnologia è rappresentata dal suo impatto ambientale pressoché nullo. Infatti la combustione dell’idrogeno ha come prodotto di scarto l’acqua. «Accanto a questi due grossi vantaggi –spiega De Gioia- vi è il problema di come ottenere l’idrogeno in forma utilizzabile».
Non tutti sanno che l’idrogeno molecolare, essendo una molecola molto instabile, non esiste in natura. L’idrogeno dunque, pur essendo presente in elevate quantità, deve essere disponibile in forma di idrogeno molecolare e quindi deve essere prodotto. Attualmente il metodo principale per ricavarlo prevede l’utilizzo del petrolio con tutte le conseguenze del caso. Una tecnologia quindi che non risolve il problema alla radice.
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Oltre al problema riguardante la produzione vi è anche l’inconveniente su come immagazzinarlo e utilizzarlo. «Attualmente –continua De Gioia- esistono celle a combustibile, in grado di fornire energia proveniente dall’idrogeno, che richiedono l’utilizzo di metalli preziosi. Questo è uno dei motivi che hanno sinora reso difficile e oneroso un vero e proprio decollo dell’idrogeno come vettore di energia».
In natura, il processo di combustione che porta alla formazione di energia a partire da idrogeno molecolare è molto lento. Uno dei catalizzatori che accelerano la reazione è il platino. Se si considera solo l’energia utilizzabile nel campo dei trasporti, la sostituzione di tutto il parco veicoli mondiale con veicoli alimentati a idrogeno richiederebbe una quantità di platino ampiamente superiore alle riserve planetarie. Risulta quindi fondamentale la progettazione di celle a combustibile basate su metalli abbondanti e poco costosi. Gli studi del professor Luca De Gioia hanno contribuito a far luce proprio sugli aspetti di produzione e utilizzo di questa forma alternativa di energia.
«L’idea –continua De Gioia- è quella di poter produrre idrogeno molecolare a partire da due fonti molto semplici e alla portata di tutti: sole e acqua». In natura esistono già delle forme viventi, come particolari alghe, in grado di fare ciò. Questi organismi, grazie alla luce del sole e all’acqua, sono in grado di produrre idrogeno mediante il contributo fondamentale di enzimi chiamati ferro-idrogenasi. In particolare questo processo avviene nel cuore dell’enzima chiamato “sito catalitico”.
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Lo studio delle caratteristiche chimiche di questo sito rappresenta dunque la base per poter poi progettare molecole analoghe e maggiormente efficienti da utilizzare su scala industriale. «Attraverso un complesso modello basato sulla meccanica quantistica – spiega De Gioia – abbiamo dimostrato che l’efficienza di questi enzimi nella produzione di idrogeno molecolare e nella sua trasformazione in energia dipende strettamente dalla presenza degli ioni cianuro nelle ferro-idrogenasi. In assenza di essi l’enzima non funziona».Un dato dunque fondamentale per tutti quei chimici che in futuro dovranno sintetizzare questo genere di molecole a fini industriali.
I risultati ottenuti dal team di ricerca italo-svedese hanno dunque chiarito una volta per tutte le porzioni necessarie al corretto funzionamento delle ferro-idrogenasi. A partire da questi importanti risultati si è ora aperta la corsa alla progettazione e alla sintesi di molecole simili al sito catalitico dell’enzima da poter inserire nelle celle a combustibile. Verosimilmente l’utilizzo più immediato della tecnologia a idrogeno non riguarderà il sistema di trasporti ma bensì un utilizzo in loco come ad esempio il fabbisogno energetico di un appartamento.
Il tutto solamente con dei pannelli solari, acqua e una cella di immagazzinamento dell’energia. «Una produzione in loco dell’energia – conclude De Gioia – eliminerebbe tutti quei problemi logistici legati al trasporto con conseguenze positive nello sviluppo delle aree sottosviluppate. Non solo, questo tipo di energia ridurrebbe enormemente tutti quei problemi legati all’inquinamento dati dall’utilizzo dei carburanti classici».
(A cura di Daniele Banfi)