L’energia solare ha sempre avuto un problema di fondo che tutti conoscono, anche senza essere esperti di fisica o ingegneria: il Sole non splende quando serve davvero. Di notte non c’è, quando è nuvoloso rende poco, e spesso le zone più soleggiate del pianeta non coincidono affatto con quelle dove la domanda di energia è più alta. Per questo, negli anni, la vera sfida non è stata solo catturare la luce del Sole, ma trovare un modo efficace per conservarla e usarla quando e dove serve. Ed è proprio qui che entra in gioco un’idea nuova, quasi controintuitiva: immagazzinare l’energia solare in un liquido e trasformarla in idrogeno ore dopo, al buio completo e senza collegarsi a nessuna fonte elettrica esterna.
Come conservare l’energia del Sole e usarla quando serve
Il sistema messo a punto dai ricercatori prende ispirazione da qualcosa che la natura fa da miliardi di anni: la fotosintesi. Ma invece di cercare di replicarla tutta in un unico passaggio, il processo viene diviso in due momenti distinti. Prima si cattura la luce e si conserva l’energia, poi — solo quando serve — la si usa per produrre il combustibile. Durante la fase illuminata, infatti, l’energia solare non viene subito trasformata in idrogeno, ma viene “parcheggiata” sotto forma di elettroni intrappolati chimicamente. È una sorta di riserva invisibile, pronta a essere sfruttata anche molto tempo dopo.
A rendere possibile questo meccanismo sono materiali sorprendentemente semplici. Da una parte c’è il nitruro di carbonio grafitico, una polvere gialla che assorbe la luce visibile e avvia il processo. Dall’altra c’è l’ammonio metatungstato, un composto a base di tungsteno che ha una dote fondamentale: riesce ad accettare e trattenere più elettroni, comportandosi come una minuscola batteria chimica dispersa nel liquido. Il tutto avviene in acqua, con l’aggiunta di una piccola quantità di metanolo, necessario per evitare che le cariche generate dalla luce si neutralizzino troppo in fretta.
Quando il sistema viene illuminato con luce blu, succede qualcosa di molto concreto e visibile. Gli elettroni prodotti dal nitruro di carbonio migrano verso i cluster di tungsteno e il liquido cambia colore, passando dal giallo a un blu intenso. Non è solo un effetto scenico: è la prova che l’energia solare è stata effettivamente immagazzinata sotto forma chimica. E la cosa più interessante è che, una volta spenta la luce, quell’energia non svanisce.
Dalla luce all’idrogeno, anche ore dopo
Per trasformarla in idrogeno basta aggiungere un catalizzatore a base di platino. A quel punto gli elettroni accumulati reagiscono con i protoni presenti nell’acqua e producono idrogeno gassoso, senza fili, senza batterie e senza collegamenti alla rete. Nei test di laboratorio, dopo un’ora di esposizione alla luce, il sistema è riuscito a generare idrogeno completamente al buio con un’efficienza record per questa categoria di tecnologie. Anche le prove effettuate all’aperto, sotto il Sole reale, hanno dato risultati incoraggianti.
Le analisi più avanzate confermano che non si tratta di un trucco temporaneo. Gli elettroni restano davvero intrappolati nei cluster di tungsteno e vengono rilasciati solo quando il sistema viene “attivato”, dimostrando che l’energia solare può essere messa da parte e usata su richiesta. Certo, restano ancora diversi ostacoli da superare prima di pensare a un’applicazione su larga scala, come l’uso del metanolo e la stabilità a lungo termine del sistema. Ma lo studio, pubblicato su Advanced Materials, apre una prospettiva concreta su un futuro in cui la luce del Sole non sarà più vincolata al momento in cui splende.
