Idrogeno verde: un aiuto dagli enzimi naturali
Si registrano nuovi passi avanti nell’ambito della fotoelettrolisi dell’acqua in chiave di sostenibilità. Un team di ricerca della Swansea University, insieme al CEA Grenoble, ha messo a punto un nuovo approccio catalitico alla produzione di idrogeno verde low cost. Il nuovo lavoro è basato sull’impiego di enzimi naturali in sostituzione dei costosi catalizzatori sintetici a base di platino.
Moritz Kuehnel, docente senior presso il dipartimento di chimica della Swansea University
“Nel nostro lavoro impieghiamo idrogenasi (una classe di enzimi batterici) per generare idrogeno verde usando la luce solare. A differenza dei catalizzatori sintetici che sono basati su metalli preziosi, le idrogenasi contengono solo elementi abbondanti come ferro e nichel”.
In natura questi enzimi sono utilizzati da batteri e alghe per trasformare, rendendola utilizzabile, l’energia chimica contenuta nei legami a idrogeno, con la loro capacità di catalizzare l’ossidazione reversibile dell’idrogeno. Caratteristica che ha da tempo attirato l’attenzione della ricerca. La difficoltà è rendere pratico il loro utilizzo al di fuori dei microrganismi. Il problema principale è costituito dal fatto che le idrogenasi sono molto sensibili, tendendo a disattivarsi rapidamente all’esposizione all’aria.
Per il superamento di tale ostacolo, il team di ricerca ha sviluppato solventi ingegnerizzati che consentono alle idrogenasi di funzionare a contatto con l’aria. Inserendo gli enzimi nei solventi predisposti, anziché nell’acqua, è possibile renderli più attivi e stabili. Fornendo così un nuovo percorso per la produzione di idrogeno verde low cost.
Christine Cavazza, scienziata senior presso CEA Grenoble
“Abbiamo integrato nanoparticelle sintetiche ad enzimi naturali nei cosiddetti materiali ibridi, che combinano il meglio di entrambi i mondi per ottenere funzionalità nuove e superiori. Le nanoparticelle di TiO2 sono formidabili nell’impiego della luce solare per generare cariche e le idrogenasi sono estremamente efficienti nell’usare queste cariche per produrre idrogeno dall’acqua“. La combinazione dei due elementi permette quindi la generazione efficiente di idrogeno verde dalla luce solare, rendendo il processo più economico, veloce e flessibile.
La ricerca “Augmenting the Performance of Hydrogenase for Aerobic Photocatalytic Hydrogen Evolution via Solvent Tuning” è stata pubblicata sulla rivista Angewandte Chemie
Leggi anche Mobilità a idrogeno: le proposte di H2IT
