Cos'è la fotosintesi artificiale?
Le piante ottengono la loro energia in un modo molto diverso dal modo in cui le persone ottengono energia.Quando un essere umano ha bisogno di energia, mangia cibo.Quando una pianta ha bisogno di energia, utilizza il processo di fotosintesi per prendere l'anidride carbonica dall'ambiente e utilizzare la luce solare per convertirlo in zuccheri, che è il tipo di energia di cui ha bisogno per continuare a vivere.Gli scienziati hanno lavorato per replicare il processo di fotosintesi, cercando di sfruttare l'energia Suns in modo nuovo, efficace ed ecologicamente amichevole e la ricerca artificiale della fotosintesi ha prodotto risultati interessanti.
La capacità di produrre fotosintesi artificiale è stata annunciata per la prima volta nel 2000, sebbene la ricerca fosse stata nelle fasi di pianificazione prima di allora.I ricercatori hanno fatto affidamento sull'effetto Honda-Fujishima, che è stato scoperto nel 1953 e utilizza il biossido di titanio come fotocatalizzatore.Un fotocatalizzatore accelera i processi relativi alla luce e, in questo caso, dall'energia.
A causa dell'interesse scientifico e commerciale per la fotosintesi artificiale e del desiderio di potenziali nuovi prodotti che potrebbero derivare da essa, il campo di ricerca si è diviso in due lati.Ciò ha prodotto due risultati diversi: celle fotoelettrochimiche e celle solari sensibilizzate a colorante.Ogni cella opera su diversi principi ma cerca di ottenere lo stesso risultato: energia fotosintetica artificiale che può essere sfruttata e immagazzinata per un uso successivo, che ridurrebbe la dipendenza del mondo da fonti di energia non rinnovabile.La corrente elettrica dell'acqua per creare idrogeno e ossigeno in un processo chiamato elettrolisi.L'elettricità può quindi essere immagazzinata in idrogeno, che è un "vettore di energia" e l'energia può essere utilizzata in seguito, come nelle batterie.Esistono due tipi di pettorali, uno che utilizza superfici a semiconduttore per assorbire l'energia solare e aiutare a dividere le molecole d'acqua per l'uso di energia.L'altra varietà utilizza metalli disciolti per attirare l'energia solare e avviare il processo di fotosintesi artificiale.I catalizzatori metallici più comuni per questo tipo di reazione sono il cobalto e il rodio.I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno trovato questi metalli più efficaci per questo tipo di lavoro.
L'altro tipo di cellula che viene studiata, la cella solare sensibilizzata a colorante, è talvolta chiamata cellula gratzel o cella Graetzel.Come i pettorali, le cellule di fotosintesi artificiale sensibilizzate a colorante usano un semiconduttore per raccogliere energia, di solito silicio.Nelle cellule sensibilizzate a coloranti, il semiconduttore viene utilizzato per trasportare l'energia raccolta e i fotoelettroni o le particelle di energia vengono separati e sfruttati usando coloranti speciali.Le cellule Gratzel sono considerate la forma più efficace di fotosintesi artificiale attualmente disponibile, nonché la produzione più economica da produrre.Gli svantaggi sono principalmente dovuti a problemi di temperatura relativi ai coloranti liquidi, poiché questi possono congelare a temperature più basse e cessare la produzione di energia ed espandersi a temperature e rotture più elevate.
La ricerca viene ancora eseguita nel campo della fotosintesi artificiale, specialmente nel perseguimento della ricerca di catalizzatori migliori e meccanismi di trasporto energetico.Sebbene non siano la forma più efficace di produzione di energia disponibile, c'è ancora un grande interesse per loro a causa del loro elevato rendimento potenziale, dei bassi costi di produzione e delle possibili implicazioni per l'ambiente.Se la fotosintesi artificiale potesse essere resa accessibile e affidabile, la dipendenza del mondo dai combustibili fossili non rinnovabili potrebbe essere notevolmente ridotta.