Un salto gigante per ottenere energia pulita: i raggi solari utilizzati per decomporre l’acqua

Il termine elettrolisi deriva dal greco e significa rompere con l’elettricità, dato che nella gran parte dei casi sottoporre una sostanza ad elettrolisi significa scomporla nei suoi elementi costitutivi. Trattandosi di una reazione non spontanea è necessario erogare energia elettrica affinché questo processo avvenga. In particolare l’elettrolisi dell’acqua è un processo in cui il passaggio di corrente elettrica causa la decomposizione dell’acqua in idrogeno e ossigeno gassosi secondo la reazione complessiva:        2 H₂O → 2 H₂ + O₂ Recentemente i ricercatori del Mit Nocera e Kanan hanno sviluppato un progetto senza precedenti che ha portato all’elettrolisi dell’acqua sfruttando l’energia solare. Successivamente H₂ e O₂ possono essere ricombinati all’interno di una cella a combustibile creando energia che può alimentare le nostre case giorno e notte senza emissioni di gas nocivi. E’ stata creata, infatti,  quella che viene chiamata “ foglia artificiale” che può imbrigliare i raggi del sole per decomporre l’acqua, senza alcun collegamento esterno in grado quindi di convertire l’energia solare. I ricercatori del Mit hanno ottenuto tale risultato che oltre al suo carattere innovativo e, per qualche verso strabiliante, presenta prospettive inaspettate.
La lamina è costituita da silicio, materiale semiconduttore, comunemente usato nei pannelli solari. La novità risiede nell’uso di metalli che hanno evidente funzione di catalizzatori, posti ai lati della lamina stessa.
Per la produzione anodica di O₂ è stato usato un elettrodo inerte costituito da ossido di indio e stagno. Su tale elettrodo è posto un composto costituito da ione cobalto con numero di ossidazione +4 e dallo ione fosfato in rapporto 2 : 1.
Il sistema sviluppato da Nocera permette la formazione in situ di un film di cobalto e fosfato la cui composizione non è ancora nota ( è azzardato ritenere che possa trattarsi di Co₃(PO₄)₄ ?).
La produzione catodica di H₂ avviene su un elettrodo inerte di Platino rivestito da Nichel, Molibdeno e Zinco.
Tale lamina, semplicemente messa in un contenitore di acqua comune e esposta alla luce solare, fa sì che rapidamente inizia a generare un flusso di bolle di ossigeno da un lato e di idrogeno dall’altro.
Si tenga conto che la tradizionale elettrolisi dell’acqua , oltre a richiedere energia, viene effettuata in condizioni drastiche quali alta temperatura e condizioni basiche.
I due gas che si generano,vengono convogliati in una piccola cella a combustibile, in grado di utilizzarli per la produzione di energia elettrica.
Tale dispositivo, in pratica si comporta come una pianta vera e propria: utilizza i raggi solari per produrre energia, solo che lo fa in presenza di acqua e il tutto in pochi centimetri quadrati.
Il prof Nocera, docente di Chimica al Mit, spiega che il dispositivo è costituito totalmente da materiali presenti sulla terra e poco costosi : principalmente silicio, cobalto e nichel.
Altri tentativi di ottenere l’elettrolisi dell’acqua erano stati effettuati usando soluzioni corrosive e materiali particolarmente costosi.
Il prof Nocera suggerisce uno dei futuri possibili sviluppi : la suddivisione della lamina in minuscole particelle, che stante la maggiore superficie di contatto con l’acqua e la luce solare possano garantire una maggiore efficienza.
Il nuovo dispositivo, tuttavia, non è ancora stato messo in commercio perché il sistema di raccolta, immagazzinamento e sfruttamento dei gas non è stato ancora sviluppato.
Il prof Nocera spera che la sua scoperta possa essere utilizzata in breve tempo per fornire energia elettrica ai paesi in via di sviluppo e auspica si possano produrre entro la fine dell’anno prototipi da testare in India.
L’obiettivo degli scienziati, infatti è quello di dotare ciascuna abitazione dei villaggi di una piccola centrale elettrica.
Non c’è che dire: se i risultati saranno confermati si avrebbe la conferma che le potenzialità della chimica sono ancora tutte da esplorare e che gli elementi conosciuti possono riservarci sorprese che mai ci potremmo attendere.
Alla sensibilità dei governanti l’impegno sulla ricerca nel campo della chimica che, oltre a dare a tanti giovani la possibilità di estrinsecare le proprie potenzialità, darebbe al mondo la possibilità di un futuro migliore.