Trasformare l’anidride carbonica che già circola nell’atmosfera o che esce dai camini delle industrie in metano rinnovabile suona come fantascienza, eppure è esattamente quello che un gruppo internazionale di ricercatori è riuscito a dimostrare. Il team, guidato dall’Institute of Energy and the Environment della Penn State, ha progettato un reattore in grado di prendere la CO2 e l’elettricità generata da fonti rinnovabili per produrre metano, cioè il componente principale del gas naturale, quello che scalda milioni di case ogni inverno.
Il punto di partenza è un problema che chiunque segua il settore delle rinnovabili conosce bene. Quando il sole splende e il vento soffia forte, spesso si produce molta più elettricità di quanta ne serva in quel momento. Ma poi arriva l’inverno, la domanda sale e quell’energia non c’è più. Per uno stoccaggio stagionale efficace, la strada più promettente è convertire l’elettricità in una forma chimica stabile. Ed è qui che entra in scena questo reattore, che usa l’energia elettrica per scindere l’acqua e ottenere idrogeno. A quel punto, però, succede qualcosa di molto interessante: dei microrganismi chiamati metanogeni entrano in azione e consumano l’idrogeno per trasformare la CO2 in metano. Il processo in sé era già conosciuto dalla comunità scientifica. La vera novità sta nel fatto che i ricercatori sono riusciti a scalare il sistema di circa dieci volte rispetto ai prototipi da laboratorio, senza perdere nulla in termini di prestazioni. Non è un dettaglio da poco.
Un reattore a distanza zero con efficienza da record
Per raggiungere questo risultato il team ha progettato un reattore a distanza zero, dove gli elettrodi sono separati soltanto da una sottile membrana che riduce la resistenza interna. E anche allungando il percorso del flusso fino a quasi 30 centimetri, l’efficienza è rimasta altissima. Nei test condotti a 30°C, il sistema ha prodotto fino a 6,9 litri di metano al giorno per ogni litro di volume del reattore.
L’efficienza energetica ha toccato punte del 47%, un valore che si colloca tra i più alti mai registrati per questa tipologia di tecnologia bioelettrica. Cosa rende questo approccio così diverso dagli altri? Il reattore non aspetta che i microbi prelevino direttamente gli elettroni dagli elettrodi, un processo lento e poco affidabile. Usa invece l’idrogeno come intermediario velocissimo. In pratica funziona come un elettrolizzatore d’acqua combinato con un apparato biologico perfettamente sincronizzato, e il risultato è una produttività nettamente superiore rispetto ai metodi tradizionali.
Metano rinnovabile accanto ai parchi solari: lo scenario futuro
Il passo successivo che i ricercatori immaginano è piuttosto concreto: costruire impianti di generazione di metano direttamente accanto ai parchi solari o eolici. Invece di sovraccaricare la rete elettrica con energia in eccesso, quell’elettricità verrebbe usata sul posto per produrre gas da immettere nelle condutture già esistenti. Nessuna nuova infrastruttura da costruire, nessun pozzo da scavare. Si sfrutterebbe semplicemente la rete del gas naturale che è già presente sul territorio, trasformandola in un canale per distribuire energia rinnovabile sotto forma chimica.
