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Il segreto per l'energia del futuro potrebbe essere sotto i nostri occhi, da sempre. E' nel processo della fotosintesi clorofiliana utilizzato da milioni di anni da piante e batteri per immagazzinare l'energia della luce solare. Una ricerca coordinata dall'Università capitolina La Sapienza ha descritto alcuni dei passi fondamentali di questo processo basilare per la vita, evidenziando come elettroni e protoni si muovano in maniera sequenziale e coordinata. "Una danza di coppia al ritmo della fotosintesi clorofilliana".

Poprio partendo da questa caratteristica, lo studio pubblicato di recente sulla prestigiosa rivista statunitense PNAS, permetterà di sviluppare nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili. Il primo passo di tale processo consiste nella scissione dell’acqua nelle sue componenti: ossigeno da una parte e idrogeno (o meglio protoni ed elettroni) dall’altra. Questo meccanismo di elettrolisi avviene nel cosiddetto Fotosistema 2, un complicato aggregato di proteine, clorofille ed altre molecole presente nelle foglie. La luce solare viene assorbita direttamente generando ossigeno ed una “corrente” di protoni ed elettroni in seguito utilizzata per la sintesi di molecole altamente energetiche.

Il gruppo di studiosi, guidato da Leonardo Guidoni, responsabile scientifico del progetto europeo MultiscaleChemBio, e coordinato dalla Sapienza, ha rivelato come gli elettroni e i protoni, prodotti dalla reazione di elettrolisi dell’acqua innescata dalla luce solare, si muovano in maniera sequenziale e coordinata. Le simulazioni al calcolatore hanno mostrato come il movimento degli elettroni, di carica negativa, sia strettamente correlato a quello dei protoni, più pesanti e di carica positiva. In alcuni precisi istanti, entrambe le particelle si muovono in maniera coordinata, come se eseguissero un ballo di coppia.
 
Lo studio, che ha connotazioni prettamente multidisciplinari tra fisica, chimica, e biologia, è stato condotto attraverso simulazioni di meccanica quantistica eseguite su supercalcolatori europei. “La scoperta – afferma Leonardo Guidoni- aggiunge un prezioso tassello nella comprensione dei meccanismi con cui la Natura si è evoluta per catturare ed accumulare l’energia del sole. Capire come funziona la fotosintesi naturale è anche di fondamentale importanza per cercare di imitarla, attraverso lo sviluppo di nuove tecnologie in grado di produrre energie rinnovabili. In particolare, ricalcando il processo fotosintetico presente in natura sono stati sviluppati, in numerosi laboratori sperimentali americani ed europei, prototipi della cosiddetta foglia artificiale, ossia un dispositivo composto di materiali sostenibili in grado di produrre idrogeno dall’acqua utilizzando la luce solare. Nel prossimo ventennio, il successo delle ricerche in questo campo potrebbe dare una forte spinta verso l’economia ad idrogeno, dove il combustibile, anziché essere ricavato da fonti fossili come oggi, verrà prodotto direttamente dal sole in maniera sostenibile, economica e distribuita su tutto il territorio.”
 
I risultati della ricerca scientifica, condotta con Daniele Narzi e Daniele Bovi, saranno presentati da Leonardo Guidoni nel congresso sul “Confronto tra approcci teorici e sperimentali alla catalisi enzimatica per la produzione di energia”, che si terrà all’University College di Londra dal 4 al 6 giugno.

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fotosintesila sapienzaenergia green



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