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Prizes 2021 – Environment, Sustainability & Energy Division Horizon Prizes

Un team di ricerca del politecnico di Torino ha progettato e costruito un nuovo dispositivo all-in-one che imita le piante e utilizza CO2, acqua e luce solare per produrre carburanti sostenibili e prodotti chimici, imitando la fotosintesi clorofilliana, attraverso cui le piante convertono, grazie all’energia solare, l’anidride carbonica in nutrimento. 

La ricerca internazionale, a cui ha partecipato il Politecnico, è stata premiata dalla Royal society of chemistry, istituzione britannica di fama mondiale, come esempio di importante scoperta nel campo dell’ambiente, della sostenibilità e dell’energia.

La ricerca è già stata pubblicata sulla rivista Proceedings of the national academy of sciences of the United States of America.

Il professor Federico Bella, del dipartimento di Scienza applicata e tecnologia, Disat, insieme ai suoi colleghi, ha preso parte a questa ricerca, focalizzandosi sull’ elettroriduzione dell’anidride carbonica come tecnologia chiave. 

Obiettivo del progetto è sviluppare un sistema a basso costo e altamente efficiente, alimentato da fotovoltaico. Questo sistema si differenzia da altri dispositivi di fotosintesi artificiale che utilizzano come materie prime metalli molto costosi, come l’iridio e l’argento, per l’utilizzo di materiali a basso costo, che non inficiano la sua efficienza, e rimane doppia rispetto al sistema impiegato in natura.

I ricercatori sono riusciti a integrare i diversi sistemi necessari durante l’intero processo, in un solo dispositivo, aspetto che lo rende facile da produrre. Questo elettrolizzatore utilizza lo stesso catalizzatore a base di rame sia all’anodo che al catodo e riesce a raggiungere la riduzione di CO2 a idrocarburi (etilene ed etano) con un’efficienza energetica del 21%. L’accoppiamento di questo sistema a un mini modulo fotovoltaico di perovskite ha dimostrato un’efficienza del 2,3% da solare a idrocarburi, stabilendo un valore di riferimento per i sistemi elettrocatalitici economici alimentati dal sole.

L’unica fonte di carbonio utilizzata dal dispositivo per produrre combustibili e prodotti chimici è l’anidride carbonica, che potrebbe costituire una soluzione sostenibile per ridurre l’accumulo di gas serra nella nostra atmosfera.  

“Dispositivi come questa ‘pianta artificiale’ ci avvicinano sempre di più a un’economia a ciclo chiuso”, commenta Federico Bella, che ha guidato l’attività legata alle celle solari per alimentare i reattori elettrochimici. “Immaginate un mondo in cui i combustibili provengono dalla stessa anidride carbonica che produciamo quando li bruciamo, potenzialmente, potremmo fermare le emissioni di CO2 e limitare gli effetti del cambiamento climatico”. 

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