MILANO – Da molti anni replicare la foto-sintesi clorofilliana è l’oggetto dei desideri dei ricercatori di energia alternativa. Si tratta di un processo completamente compreso dalla scienza, ma ancora molto lontano da essere riprodotto in un laboratorio. È di questi giorni la notizia, pubblicata sulla rivista Nature Nanotechnology, che al Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Boston i ricercatori hanno compiuto un notevole passo avanti che apre ottimistici spiragli verso un futuro di energia prodotta solo con acqua e sole.
LA FOTOSINTESI - Le piante verdi, grazie al pigmento presente nella clorofilla, catturano l’energia della luce solare e la utilizzano per trasportare elettroni da un complesso molecolare all’altro all’interno della pianta. In poche parole, le piante sono in grado, in presenza di luce, di scomporre l’acqua nei suoi componenti (idrogeno e ossigeno) e combinarli con l’anidride carbonica, al fine di produrre uno zucchero, il glucosio, indispensabile alla vita della pianta stessa.
L’ESPERIMENTO – Gli scienziati del MIT hanno utilizzato dei virus (chiamati M13) che normalmente infettano alcuni batteri e sono innocui per l’uomo e li hanno organizzati in strutture filamentose e legati a un catalizzatore (ossido di iridio) e a un pigmento biologico (porfirina di zinco). Il ruolo del pigmento è quello di agire come un’ antenna deputata a captare la luce e a trasferirla al virus che, aiutato dal catalizzatore, la raccoglie. Il fine ultimo dei ricercatori è quello di riuscire a scomporre l’acqua in idrogeno e ossigeno e qualora si arrivasse a un simile risultato si avrebbe tra le mani un’inesauribile fonte di energia pulita che potrebbe essere usata per produrre elettricità e carburante e per far muovere qualunque tipo di veicolo.
LO STATO DELL’ARTE - Il risultato raggiunto in seguito alla sperimentazione è stato quello di riuscire a estrarre completamente l’ossigeno, che era l’obiettivo primario, mentre l’idrogeno tende ancora a scomporsi nei suoi componenti, vale a dire protoni ed elettroni. Il cammino per riuscire a ricavare i due elementi appare ancora piuttosto lungo, ma secondo le parole della direttrice del progetto, prof. Angela Belcher: «Dovrebbe essere possibile riuscire a produrre un prototipo in grado di eseguire l’intero processo di dissociazione dell’acqua entro due anni».
[Fonte: corriere.it]
Replicare la fotosintesi clorofilliana è impresa titanica per noi piccoli uomini. Non tanto per i rendimenti di conversione dell’energia luminosa quanto per la considerazione che si tratta di un processo di produzione dell’energia non solo rinnovabile ma anche estremamente rispettoso delle biodiversità. Il microcosmo pianta è infatti un sistema energetico capace di accrescersi e svilupparsi nel pieno rispetto di tutte le specie che vi orbitano intorno ovvero produce energia riciclando tutto e senza produrre alcun tipo di rifiuto. Noi uomini, invece, in testa abbiamo solo discariche: non soltanto nel senso più abituale del termine (ovvero come luogo di raccolta del pattume), bensì in termini filosofici come spazio (reale o virtuale) dove depositare tutto ciò che avanza e che contrasta con quel senso di appagamento che proviene dal soddisfacimento degli istinti egostistici e personali.
Credo sia difficile che l’uomo possa replicare, senza effetti collaterali, la fotosintesi clorofilliana: vorrebbe dire che sarebbe capace di fare fuori quello che non riesce a realizzare dentro ovvero vivere in pace ed in armonia con sè stesso, con il prossimo, con la natura e con l’ambiene più in generale. Ben venga replicare la fotosintesi clorofilliana, ma occorre ricordare sempre che per vivere in pace con l’ambiente occorre pagare dazio ovvero avere rendimenti di conversione energetica non superiori all’1%; in questo caso, occorre riuscire a vivere consumando poca energia oppure accettare l’idea di costruire una discarica (più o meno grande) dove scaricare tutti gli effetti secondari dell’ennesimo tentativo di fare meglio della natura!
Quelli del MIT non sono nuovi in questo genere di cose. Già scrissi un articolo su ambiente TV magazine qualche anno fa.
Io sono contento che si studi il processo della fotosintesi clorifiliana anche se non credo che in tempi brevi l’uomo possa essere capace di replicare la natura e, tanto meno, di superarla.
Credo, però, che sia importante studiarla perchè il tentativo di replicare questo prodigioso miracolo della natura può servire a far inquadrare quanto siano preziose per l’umanità piante ed alberi.
Si tratta di una ricchezza inestimabile non solo per la conservazione della vita sulla Terra ma anche in termini energetici visto che già oggi la natura è in grado di fornirci sotto forma di foglie, rami, tronchi un’incredibile quantità di energia rinnovabile.
Io vorrei sottolineare che le biomasse (ovvero il prodotto della fotosintesi clorofilliana) da un punto di vista energetico devono essere trattate con attenzione. Non si discute che il processo della fotosintesi clorofilliana determini un accrescimento della pianta ovvero un accumulo di energia luminosa; tuttavia nel processo integrato che parte dalla piantumazione ed arriva al consumo finale di energia da biomassa non sempre la resa energetica è positiva. Infatti, prima di arrivare al consumo occorre eseguire una serie di operazioni preliminari quali aratura, semina, potatura, irrigazione, taglio, raccolta, trasporto ad impianti di trattamento, distribuzione al consumo ed altre ancora. In generale, ognuna di queste operazioni necessita di un input energetico. Prima della rivoluzione industriale tali operazioni (spesso molto dispendiose sotto il profilo energetico) erano eseguite grazie al lavoro umano e animale; oggi queste operazione sono eseguite con l’ausilio di macchine che non di rado richiedono per il funzionamento più energia di quanta la biomassa stessa sia in grado di restituire all’atto del consumo. Se, poi, tale energia proviene da fonte fossile è immediato concludere che le biomasse non possono esssere classificate tra le fonti rinnovabili.
Dunque, l’impiego di biomassa per scopi energetici è tutt’altro che automatico, ma è subordinato ad un’effettiva convenienza energetica che deve essere valutata di caso in caso.
Ad integrazione di quanto scritto da Giuseppe Langella, ritengo opportuno aggiungere che il parametro tecnico che misura la redditività dell’investimento energetico si chiama EROEI (Energy Return On Energy Investment). L’EROEI rapporta l’energia ricavata e l’energia investita. Un investimento è energeticamente convenienente se EROEI>1 ovvero se si ricava più di quanto investito.
Nel caso del petrolio convenzionale, tipicamente EROEI=10 ovvero serve 1 barile di petrolio per estrarne 10. L’investimento è conveniente è il petrolio è considerato una fonte energetica.
Nel caso dell’idrogeno, l’EROEI oscila da 0,10 a 0,65 in funzione della tipologia di processo di produzione. L’idrogeno non è una fonte energetica, ma solo un vettore energetico.
Nel caso delle biomasse, quando dall’impiego per scopi energetici si ottiene più energia di quanto investita si può parlare di fonte energetica; diversamente, anche la biomassa si riduce a semplice vettore energetico. L’EREOI di una biomassa, può oscillare sopra e sotto l’unità in funzione di tanti parametri; pertanto, prima di fare riferimento alle biomasse come fonte energetica, occorre prestare molta attenzione all’EROEI.