Utente:Claudia Spallacci (UU)/Fotosintesi artificiale
La fotosintesi artificiale è un processo chimico che imita il processo naturale della fotosintesi per convertire la luce solare, l'acqua e l'anidride carbonica in carboidrati e ossigeno. Il termine fotosintesi artificiale è comunemente usato per riferirsi a qualsiasi processo per catturare e immagazzinare l'energia dalla luce solare nei legami chimici di un combustibile (un combustibile solare ). La scissione fotocatalitica dell'acqua converte l'acqua in idrogeno e ossigeno ed è un importante argomento di ricerca. La riduzione fotoindotta dell'anidride carbonica è un altro processo studiato che replica la fissazione naturale del carbonio.
La ricerca su questo argomento include la progettazione e l'assemblaggio di dispositivi per la produzione diretta di combustibili solari, la fotoelettrochimica e la sua applicazione nelle celle a combustibile e l'ingegneria di enzimi e microrganismi fotoautotrofi per la produzione di biocarburanti e bioidrogeno dalla luce solare.
Panoramica[modifica | modifica wikitesto]
La reazione fotosintetica può essere suddivisa in due semireazioni di ossidazione e riduzione, entrambe essenziali per produrre combustibile. Nella fotosintesi delle piante, le molecole d'acqua vengono foto-ossidate per rilasciare ossigeno e protoni. La seconda fase della fotosintesi delle piante (nota anche come ciclo di Calvin-Benson ) è una reazione che non necessita di luce e che converte l'anidride carbonica in glucosio (combustibile). I ricercatori del settore stanno sviluppando fotocatalizzatori in grado di catalizzare entrambe queste reazioni. Inoltre, i protoni risultanti dalla scissione dell'acqua possono essere utilizzati per la produzione di idrogeno. Questi catalizzatori devono essere in grado di reagire rapidamente e assorbire una grande percentuale dei fotoni solari incidenti. [1]
Considerando che il fotovoltaico fornisce energia direttamente dalla luce solare, l'inefficienza della produzione di combustibile e il fatto che la luce solare non sia costante durante il giorno pone un limite al suo utilizzo.[2][3] Un modo di utilizzare la fotosintesi naturale è per la produzione di un biocarburante, un processo indiretto che soffre di bassa efficienza di conversione energetica (dovuta alla bassa efficienza della fotosintesi nel convertire la luce solare in biomassa), costo della raccolta e del trasporto del carburante, e conflitti dovuti alla crescente necessità di terrenti per la produzione di cibo.[4] Lo scopo della fotosintesi artificiale è quello di produrre un combustibile dalla luce solare che può essere immagazzinato convenientemente e utilizzato quando la luce solare non è disponibile, utilizzando processi diretti, cioè per produrre un combustibile solare. Con lo sviluppo di catalizzatori in grado di riprodurre la maggior parte della fotosintesi, l'acqua e la luce solare sarebbero in definitiva le uniche fonti necessarie per la produzione di energia pulita. L'unico sottoprodotto sarebbe l'ossigeno e la produzione di un combustibile solare ha il potenziale per essere più economica della benzina. [[Categoria:Tecnologie future]] [[Categoria:Fotochimica]] [[Categoria:Produzione di idrogeno]]
- ^ newscenter.lbl.gov, http://newscenter.lbl.gov/press-releases/2009/03/10/turning-sunlight-into-liquid-fuels-berkeley-lab-researchers-create-a-nano-sized-photocatalyst-for-artificial-photosynthesis/. URL consultato il 16 January 2012.
- ^ vol. 155, DOI:10.1039/C1FD00113B, https://oadoi.org/10.1039/C1FD00113B.
- ^ The Difference Engine: The sunbeam solution, in The Economist, 11 February 2011.
- ^ vol. 8, DOI:10.1038/nmat2578, https://oadoi.org/10.1038/nmat2578.