Metano, la produzione passa dall’inorganico

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L’approvvigionamento di metano rappresenta una problematica sempre più rilevante per i Governi nazionali e per le aziende che si occupano di energia, soprattutto nel momento in cui crisi politiche di varia natura possono mettere in dubbio l’arrivo delle riserve di un gas tanto importante per la nostra società, specialmente d’inverno.

Così, anche il mondo scientifico si mette all’opera per incrementare la produzione di metano, possibilmente attraverso processi sostenibili; nelle scorse settimane, è stato presentato tramite un articolo pubblicato sul “Proceedings of the National Academy of Sciences” un sistema di produzione basato su fonti inorganiche, messo a punto da ricercatori dell’Università della California a Berkeley e del Lawrence Berkeley National Laboratory.

Alla base della produzione di gas si trova l’elaborazione di idrogeno molecolare a partire dalla fonte energetica inorganica; lo stesso idrogeno viene sfruttato come vettore energetico e, attraverso un processo biologico, convertito in gas metano da un particolare microrganismo.

Secondo il team di ricercatori statunitensi che ha dato vita al nuovo sistema, accoppiando questo con pannelli solari e celle elettrolitiche di alta qualità si potrebbe incrementare del 50% il rendimento della conversione tra energia elettrica e chimica, magari cercando di raggiungere l’agognato 10% di rendimento nel passaggio dall’energia da fonte solare a quella chimica.

Si può parlare quindi di un vero e proprio sistema di “fotosintesi artificiale”, nel quale però il prodotto finale è una fonte di energia chimica di alta qualità come il metano.

Il sistema per la fotosintesi artificiale ha subito un’evoluzione nel corso del tempo; in un primo momento il gruppo di Berkeley aveva utilizzato una matrice di nanofili di silicio e ossido di titanio capace di immagazzinare gli elettroni in uscita dalle celle fotovoltaiche, che venivano poi forniti ad una particolare tipologia di batterio capace di convertire l’anidride carbonica in prodotti chimici ad elevato valore aggiunto.

Semplificazione del processo di produzione del metano elaborato a Berkeley. (Cortesia E.M. Nichols et al/PNAS)
Semplificazione del processo di produzione del metano elaborato a Berkeley. (Cortesia E.M. Nichols et al/PNAS)

L’ultimo sistema, invece, è stato concepito per sfruttare l’energia solare al fine di scindere la molecola di acqua in ossigeno e idrogeno molecolare; questo viene poi trasferito agli archeobatteri Methanosarcina barkeri, capaci di trasformare l’anidride carbonica in metano.

 

Le prospettive offerte dal metano

Sfruttare l’idrogeno come vettore energetico al posto degli elettroni rende il processo molto più efficiente dato che l’idrogeno molecolare, grazie ai suoi legami, ha una densità di stoccaggio e di trasporto dell’energia molto più alta” dice Michelle Chang, membro del gruppo di ricerca di Berkeley.

Abbiamo scelto il metano come obiettivo iniziale – continua Chang  –  per la facilità di separazione del prodotto e per il potenziale di integrazione con le infrastrutture esistenti per l’erogazione e l’utilizzo di gas naturale. Oggi otteniamo la maggioranza del metano dal gas naturale, spesso ottenuto con il fracking: la capacità di generare il metano da una fonte rinnovabile di idrogeno è un progresso importante.”

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