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Eni: i pannelli solari geneticamente modificati

Eni

Dispositivi solari e sensori potranno diventare ancora più efficienti grazie al connubio tra fisica quantistica e biochimica. Lo studio, condotto da un’équipe interdisciplinare di ricercatori internazionali, rientra nell’ambito dell’accordo quadro Eni-CNR e della partnership Eni-MIT siglata nel 2008. I risultati pubblicati su Nature Materials.

Una fotosintesi artificiale per rendere più efficienti i dispositivi solari. E’ questo l’obiettivo raggiunto dallo studio condotto da un’équipe interdisciplinare di ricercatori internazionali dei Dipartimenti di Fisica e Astronomia e del Laboratorio Europeo di Spettroscopie Non-lineari (LENS) dell’Università di Firenze e del Dipartimento di Chimica dell’Università di Perugia, dell’Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (INO-CNR), del centro di ricerca “Quantum Science and Technology in Arcetri” (QSTAR), del Massachussets Institute of Technology (MIT) e del Centro Ricerche Eni Donegani di Novara.

La ricerca, pubblicata lo scorso ottobre dalla prestigiosa rivista scientifica Nature Materials prende il nome di Enhanced energy transport in genetically engineered excitonic networks, si basa sulla riproduzione artificiale del processo di fotosintesi. La fotosintesi naturale avviene grazie ad un processo in cui la luce è catturata da un’”antenna ricevente” proteica e poi trasmessa da una catena di pigmenti ad essa legati, detti cromofori, alla “centrale energetica”, il centro di reazione, dove viene convertita in energia biologicamente sfruttabile.

Il team di ricerca del MIT ha previsto invece l’utilizzo di antenne fotosintetiche artificiali ottenute modificando geneticamente la struttura proteica di un virus innocuo e ancorando in punti precisi della struttura due tipi di cromofori, donatori (assorbitori di luce) ed accettori (emettitori di luce).

Dal Centro Ricerche Eni Donegani spiegano «ci rendemmo conto che tali “sistemi antenna” avrebbero potuto essere utilizzati, con alcune modifiche, per realizzare dispositivi solari ad elevata efficienza, sfruttando lo stesso processo di cattura della luce della fotosintesi naturale”». La manipolazione genetica ha consentito quindi di controllare l’interazione tra i cromofori migliorando il trasporto dell’energia.

« Per analizzare il trasporto energetico nei sistemi antenna – spiega Paolo De Natale direttore INO CNR – abbiamo realizzato un esperimento in cui questi vengono stimolati tramite impulsi laser estremamente veloci, che vengono prima assorbiti dalle molecole donatore e poi riemessi da quelle accettore, permettendo così di misurare l’efficienza di trasporto. Per le strutture geneticamente modificate abbiamo misurato una propagazione dell’eccitone due volte più veloce rispetto alle stesse antenne a base di virus non modificato, e di conseguenza distanze di propagazione maggiori del 67%».

La ricerca non solo ha permesso non solo di riprodurre quanto già presente in natura, ma addirittura di renderlo più efficiente: il processo fotosintetico ha efficienze inferiori all’1% mentre il trasporto di energia sotto forma di eccitazione elettronica ha un’efficienza quasi del 100%. L’elemento importante è che il processo fotosintetico può realizzarsi anche a temperatura ambiente, a differenza di quanto avviene invece nelle celle solari.

 

 

 

 

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