Un reattore a forma di cellula
Gli scienziati hanno costruito un minuscolo nanoreattore che imita la struttura delle cellule viventi per produrre perossido di idrogeno usando solo luce solare e acqua. Il reattore cavo ha un nucleo di solfuro di cadmio rivestito di polidopamina. Combina una cavità che cattura la luce con un guscio di trasferimento di protoni che lavorano insieme per guidare la reazione chimica.
Il team, dell'Istituto di Fisica Chimica di Dalian dell'Accademia Cinese delle Scienze, ha pubblicato i risultati sul Journal of the American Chemical Society. Il reattore ha raggiunto un tasso di fotosintesi del perossido di idrogeno di 3,24 millimoli per grammo di catalizzatore all'ora.
Perché il perossido di idrogeno è importante
Il perossido di idrogeno è uno dei prodotti chimici industriali più utilizzati. Appare nello sbiancamento, nella disinfezione, nel trattamento delle acque e nella produzione di elettronica. La produzione convenzionale si basa su processi ad alta intensità energetica legati ai combustibili fossili e il prodotto chimico viene spesso trasportato in forma concentrata, il che comporta rischi.
Produrre perossido di idrogeno in loco dalla luce solare e dall'acqua eliminerebbe gran parte di questi costi e pericoli. Poiché il nuovo sistema funziona con luce visibile e acqua, evita reagenti aggressivi e input ad alta energia.
Dal laboratorio all'uso pratico
I ricercatori hanno incorporato il nanoreattore in un idrogel riciclabile. Affermano che il sistema a base di gel ha continuato a produrre perossido di idrogeno in modo costante sotto la luce solare naturale all'aperto, il che sposta la tecnologia oltre una curiosità da laboratorio.
L'approccio è un passo verso la fotosintesi artificiale, in cui materiali ingegnerizzati catturano la luce solare come fanno le foglie. Se scalato, i reattori alimentati dalla luce solare potrebbero produrre perossido di idrogeno localmente e su richiesta, riducendo la dipendenza dai combustibili fossili e dal trasporto pericoloso. Il team afferma che gli stessi principi di progettazione potrebbero essere applicati ad altre reazioni chimiche, aprendo nuove strade per una produzione più pulita.