L’energia solare è una delle più economiche e sostenibili fonti rinnovabili che abbiamo a disposizione, e tra una decina d’anni, con l’implementazione di nuove tecnologie, potremmo sfruttarla al massimo come fanno le piante con la fotosintesi artificiale.
La scienza del fotovoltaico ha da sempre rivolto lo sguardo verso la natura e i suoi processi, tentando di replicarne i meccanismi per metterli al servizio dei bisogni delle popolazioni.
Oggi però i ricercatori studiano come superare il limite delle celle fotovoltaiche, che possono convertire al massimo solo un quarto della radiazione che ricevono dal sole, quando basterebbero appena 20 minuti al 100% di irraggiamento per coprire il fabbisogno energetico annuale del mondo intero in termini di corrente elettrica.
Sintesi clorofilliana e fotosintesi artificiale
Per raggiungere traguardi così importanti, il metodo migliore, che ha portato alle grandi scoperte del passato, è ancora una volta quello di osservare la natura e prendere ispirazione da quegli organismi, come le piante per l’appunto, che della luce solare ne fanno tesoro, nutrimento e vita.
Non è un caso che la maggior parte delle specie esistenti della terra traggano la loro fonte di esistenza primaria dal sole, in una forma o nell’altra: le piante, alla base della catena alimentare, riescono infatti a trasformare l’acqua e l’anidride carbonica in sostanze nutritive, zucchero e glucosio, attraverso la sintesi clorofilliana, possibile solo grazie ai raggi solari.
Energia chimica dall’energia solare
La possibilità di produrre “carburanti” direttamente dalla luce del sole sarà alla base della prossima rivoluzione energetica mondiale.
Le nuove ricerche si concentrano dunque sul tentativo di ottenere, allo stesso modo delle foglie, energia elettrica tramite lo sfruttamento di un processo analogo a quello della fotosintesi.
La foglia artificiale del domani sarà in grado di replicare il processo chimico di cui da millenni si servono le piante, trasformando la luce solare e l’acqua in energia chimica utilizzabile sotto forma di idrogeno che potrà alimentare quelli che vengono oggi definiti come “sistemi fotosintetici commerciali”.
Sole e aria per creare proteine commestibili
Senza andare troppo in là con gli anni – per la fotosintesi artificiale si vedranno gli sviluppi e le prime applicazioni solo tra una quindicina d’anni – oggi il binomio idrogeno-energia solare gode di molta attenzione nel campo delle biotecnologie e dell’agrivoltaico.
Un gruppo di ricercatori del Max Palnck Institute of Molecular Plant Physiology, in collaborazione con l’Università di Napoli Federico II, ha recentemente pubblicato gli esiti di uno studio sulla coltivazione di biomassa microbica con una tecnica chiamata “cibo dall’aria”.
Una rivoluzione energetica e agricola
Si tratta dell’uso combinato di elettricità proveniente da impianti fotovoltaici e anidride carbonica presente nell’aria, che insieme producono idrogeno e altre sostanze con cui vengono alimentati dei batteri, poi processati in una sorta di farine in polvere ricche di proteine.
In questo modo, non solo è possibile abbattere nettamente i costi in termini di emissioni della produzione, ma anche ottenere un quantitativo di proteine 10 volte superiore a quello che si ricava da una piantagione di soia, ad esempio. Le colture microbiotiche usano solo l’1% delle risorse idriche necessarie per crescere il grano, senza contare che non hanno bisogno di fertilizzanti o pesticidi: ogni ettaro di coltivazione solare-microbica produce l’equivalente di 15 tonnellate di proteine, quanto basta per sfamare più di 500 persone.
Il cibo prodotto da questo innovativo sistema di agrivoltaico possiede due volte i valori calorici di grano, riso o mais, spalancando le porte alla diffusione su larga scala a livello globale.
Verso un futuro letteralmente radioso
Le implicazioni che queste ricerche, coltivazione agrivoltaica di biomasse e alla fotosintesi artificiale, dalla produzione di mangimi per animali, alla creazione di centri solari di riutilizzo dell’energia in eccesso, all’approvvigionamento di risorse alimentari per i paesi in via di sviluppo fino alla progressiva sostituzione dell’agricoltura estensiva, causa dell’emissione di gas serra, con coltivazioni ecosostenibili ed energeticamente vantaggiose.
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