Un nuovo rivestimento a base di alghe triplica l’efficienza della fotosintesi artificiale

Ricreare il processo di fotosintesi, in base al quale le piante convertono naturalmente la luce solare, l’acqua e l’anidride carbonica in energia chimica per nutrirsi, è un obiettivo chiave nella ricerca sulle energie rinnovabili e un nuovo studio della Nanyang Technological University (NTU) di Singapore potrebbe contribuire a questi sforzi. I suoi scienziati hanno dimostrato che racchiudere le alghe in minuscole goccioline può triplicare la loro capacità di raccolta di energia naturale, che è un ulteriore passo avanti verso la fattibilità commerciale di questa tecnologia. Una delle sfide che devono affrontare gli scienziati che lavorano sulla fotosintesi artificiale è l’efficienza relativamente bassa delle soluzioni sviluppate finora.

Mentre i pannelli solari in genere convertono la luce solare in energia con un’efficienza di circa il 20%, le attuali tecnologie di fotosintesi artificiale funzionano con un’efficienza di circa il 4-5%, secondo il team di NTU. “La fotosintesi artificiale non è efficiente quanto le celle solari nel generare elettricità. Tuttavia, è più rinnovabile e sostenibile. A causa del crescente interesse per le tecnologie rinnovabili e rispettose dell’ambiente, l’estrazione di energia dalle proteine ​​delle alghe che raccolgono la luce ha generato un grande interesse nel campo della bioenergia.” Chen Yu-Cheng, direttore dello studio.

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Le proteine ​​su cui si concentra la ricerca di Cheng sono conosciute come ficobiliproteine, che sono responsabili dell’assorbimento della luce all’interno delle cellule delle alghe, e lo fanno a lunghezze d’onda in tutto lo spettro. Gli scienziati hanno deciso di migliorare la loro capacità di convertire la luce catturata in energia e il loro metodo innovativo consiste nell’incapsulare le alghe rosse in minuscole goccioline di cristalli liquidi da 20 a 40 micron. Quando la luce colpisce la goccia, i suoi bordi curvi inducono quella che i ricercatori chiamano ” modalità sussurro galleria “ , in cui la luce viaggia lungo il perimetro e rimane intrappolata all’interno della goccia per un tempo più lungo. E più luce intrappolata all’interno più a lungo significa una maggiore opportunità per la fotosintesi. Gli elettroni generati possono essere catturati con l’aiuto di elettrodi.

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“La goccia si comporta come un risonatore che confina una grande quantità di luce. Ciò fa sì che le alghe siano più esposte alla luce, il che aumenta il tasso di fotosintesi.” Chen yu-cheng. Un risultato simile si può ottenere rivestendo anche l’esterno della goccia con la  Sfruttando le microgoccioline come vettori di biomateriali che raccolgono la luce, il forte aumento del campo elettrico locale e il confinamento dei fotoni all’interno della gocciolina hanno portato a una generazione di elettricità significativamente maggiore. Secondo Chen, il trattamento antigoccia del team aumenta la generazione di energia da due a tre volte rispetto a una proteina di alga non trattata. Ciò che aiuta il team quando si tratta di espandere la tecnologia è che le gocce possono essere prodotte alla rinfusa e a basso costo. Queste goccioline potrebbero anche essere prodotte in forme più grandi per avvolgere le alghe che crescono nei corpi idrici, che a loro volta potrebbero fungere da generatori di energia galleggianti.

“Le microgoccioline utilizzate nei nostri esperimenti hanno il potenziale per diventare goccioline più grandi che potrebbero essere applicate alle alghe al di fuori di un ambiente di laboratorio per creare energia. Sebbene alcuni possano trovare sgradevole la crescita delle alghe, svolgono un ruolo molto importante nell’ambiente. I nostri risultati mostrano che esiste un modo per trasformare ciò che alcuni potrebbero considerare “rifiuti biologici” in “bioenergia”.” Chen yu-cheng

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Un’altra possibilità è sfruttare questa tecnologia per aumentare le prestazioni delle celle solari organiche. In questo modo, questo nuovo studio non solo rivela un nuovo meccanismo attraverso il quale la fotosintesi artificiale potrebbe essere migliorata, ma contribuisce anche alla nostra comprensione di come i biomateriali interagiscono con la luce e come tale conoscenza potrebbe essere utilizzata nella ricerca di energia pulita.

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Fonte: ecoinventos.com

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