I ricercatori del Center for Hybrid Approaches in Solar Energy to Liquid Fuels (CHASE) negli Stati Uniti, hanno stabilito che l’utilizzo di impalcature di silicio tridimensionali su fotoelettrodi migliora la resa dei prodotti nel momento in cui la luce solare viene utilizzata per trasformare l’anidride carbonica in combustibile. CHASE è un consorzio creato dal Dipartimento dell’Energia e può contare su ricercatori che provengono da alcune delle principali Università degli Stati Uniti, tra cui Princeton e Yale.
Con l’obiettivo da raggiungere, che riguarda la riduzione della dipendenza dai combustibili fossili, le fonti di energia rinnovabile come eolico e solare sono perfette per ottenere tale scopo. Nonostante questo, però, le industrie pesanti e i trasporti a lungo raggio non possono contare solo sull’energia elettrica e hanno bisogno di un combustibile ad alta densità energetica che possa sostituire diesel e benzina.
Gli scienziati vogliono generare energia utilizzando una fonte di luce abbondante. Farlo con un gas come la CO2 comporta due grandi vantaggi, in quanto riduce la concentrazione di gas serra nell’atmosfera, fornendo anche una fonte affidabile di energia, come il metanolo, prodotto utilizzando la luce solare.
Combustibili solari liquidi
Allo stato attuale, gli scienziati sono riusciti a generare combustibili solari liquidi usando fotoelettrodi al silicio, tramite un processo che incorpora catalizzatori sulla superficie del silicio che possono assorbire la luce e dare il via alla reazione chimica. In presenza di acqua, la CO2 può essere convertita in metanolo o in monossido di carbonio, che funziona da molecola di avviamento per sintetizzare una vasta gamma di altri prodotti.
Il team di ricerca di CHASE hanno utilizzato il silicio nei fotoelettrodi per la generazione di combustibile solare liquido per la prima volta, ottenendo risultati estremamente interessanti e promettenti. Infatti, il team di CHASE ha costruito i fotoelettrodi utilizzando materiale di silicio ad alte superficie. Questo ha permesso di studiare i catalizzatori a livello molecolare e di capire meglio il loro ruolo nelle reazioni chimiche.
In uno scenario in cui il cobalto veniva usato come catalizzatore e depositato sul silicio, i ricercatori hanno osservato che il metanolo veniva prodotto con una densità di corrente più elevata, pertanto potenzialmente a un fotoelettrodo all’avanguardia, che potrebbe essere utilizzato in futuro per generare combustibile liquido. In un altro scenario, il catalizzatore è stato cambiato da cobalto a renio. Il fotoelettrodo ibrido generato ha mostrato una maggiore durata in quanto riduceva il CO al metanolo.
Gli esperimenti hanno dimostrato i vantaggi nell’utilizzo di silicio ad alta superficie per la costruzione di fotoelettrodi. In futuro saremo in grado di creare un ciclo di utilizzo e generazione di carburante usando semplicemente CO2, acqua e luce solare. Si tratta di uno straordinario passo avanti verso un pianeta sostenibile.
