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Le celle fotovoltaiche che imitano la fotosintesi

Sfruttando i batteri possono funzionare anche in condizioni di scarsa illuminazione

Come possono convivere nella stessa frase l’E.Coli, uno dei batteri più diffusi nel mondo, che vive in quasi tutti gli intestini dei mammiferi, e le celle fotovoltaiche? La risposta è contenuta in uno studio dell’Università canadese British Columbia (UBC) che sembra in grado di dare una svolta alla ricerca sulle celle solari biogeniche cioè le celle solari derivate da organismi viventi.

Finora le celle solari biogeniche funzionavano grazie all’estrazione dai batteri dei pigmenti fotosintetici: un procedimento difficile, costoso e poco sostenibile dato l’utilizzo nel processo di lavorazione di solventi tossici. Il tutto a fronte di rese non entusiasmanti.


COME FUNZIONANO

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Lo studio della UBC, pubblicato sulla rivista scientifica Small, sembra in grado di dare una svolta a questa tecnologia. I ricercatori infatti hanno superato il problema dell’estrazione dei pigmenti in modo semplice: non estraendoli, ma lasciandoli all’interno dei batteri.

I batteri di E.Coli sono stati prima ingegnerizzati in modo da produrre una maggiore quantità di licopene. Questo carotenoide - contenuto ad esempio nei pomodori - diventa il veicolo per trasformare in energia i raggi del sole. A questo punto hanno rivestito i batteri con nanoparticelle di biossido di titanio (TiO2), utilizzato come semiconduttore ovvero con una conducibilità elettrica intermedia tra conduttore e isolante e capace di crescere con l’aumentare della temperatura.

I super batteri di E.Coli così ingegnerizzati e dotati di semiconduttori sono stati applicati su una superficie di vetro. Questa superficie è così diventata, a tutti gli effetti, una cella fotovoltaica.


I VANTAGGI DELLE "NUOVE" CELLE FOTOVOLTAICHE BIOGENICHE

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I risultati di queste celle fotovoltaiche biogeniche sono stati molto interessanti: hanno raggiunto una densità di corrente di 0,686 milliampere per centimetro quadrato, quasi il doppio delle celle biogeniche di vecchia generazione che si sono fermate a 0,362 milliampere.
Il vantaggio principale però è nel costo di produzione. Eliminando la fase di estrazione del pigmento e lasciandolo nei batteri ingegnerizzati, il costo di questa fase produttiva è sceso a un decimo di quanto speso per le celle biogeniche di vecchia generazione.

Questa tecnologia, al di là della curiosità scientifica, potrebbe avere presto importanti applicazioni. Anzitutto perché le nuove celle biogeniche, imitando il meccanismo della fotosintesi, possono funzionare anche in condizioni di scarsa illuminazione. Poi sono maggiormente sostenibili da un punto di vista ambientale e soprattutto, in un ciclo di produzione industriale, raggiungerebbero prezzi competitivi anche rispetto ai pannelli fotovoltaici tradizionali.

Il prossimo passo, hanno anticipato i ricercatori, sarà tentare di rivestire i batteri del semiconduttore mantenendoli vivi: in questo modo infatti la produzione di licopene sarebbe costante, portando l’efficienza dei pannelli biogenici vicino a quella dei pannelli fotovoltaici tradizionali.

La ricerca canadese si inserisce in percorso di ricerca che punta sui materiali ibridi e che pare essere molto promettente. La possibilità di ottenere celle capaci di funzionare anche in condizioni di scarsità di luce, renderebbe la produzione di energia fotovoltaica conveniente anche in quei territori, dal Canada alle zone del Nord Europa, dove il numero di giornate ottimali per la produzione è ridotto.

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