Come la natura ispira l’innovazione solare?

La fotosintesi in piante, alghe e alcuni batteri fornisce un modello per la prossima generazione di tecnologie per l’energia solare. Alla sua base, la fotosintesi assorbe efficacemente la luce solare, scinde le molecole d’acqua per produrre ossigeno e converte l’anidride carbonica in composti ricchi di energia come il glucosio. Gli scienziati stanno lavorando per replicare e migliorare questi processi utilizzando materiali che imitano la clorofilla, le catene di trasporto degli elettroni e le reazioni di fissazione del carbonio per generare energia elettrica e combustibili sintetici.

Attualmente sono in fase di esplorazione diverse strategie nella tecnologia solare bio-ispirata:

1. Celle solari bioibridi:
   Queste celle solari integrano componenti biologici, come proteine fotosintetiche (Fotosistema I e Fotosistema II), con materiali sintetici, migliorando l’assorbimento della luce e il trasferimento di energia. I ricercatori sono riusciti a estrarre proteine fotosintetiche da piante come gli spinaci per creare dispositivi solari che aumentano l’efficienza della conversione energetica (https://en.wikipedia.org/wiki/Biohybrid_solar_cell?utm).
2. Fotovoltaico biologico (BPV):
   I BPV utilizzano organismi viventi, come cianobatteri o alghe, per raccogliere la luce solare e generare corrente elettrica. Questi sistemi sfruttano le proprietà di auto-riparazione e auto-sostentamento dei materiali biologici, offrendo un’alternativa economica e sostenibile alle tradizionali celle solari al silicio (https://en.wikipedia.org/wiki/Biological_photovoltaics?utm).
3. Sistemi di fotosintesi artificiale:
   La fotosintesi artificiale mira a ricreare la capacità della natura di convertire luce solare, acqua e anidride carbonica in combustibile. Tecnologie come la Bionic Leaf, sviluppata da ricercatori di Harvard, utilizzano catalizzatori per scindere le molecole d’acqua in idrogeno e ossigeno, quindi combinano la CO₂ con batteri per creare combustibili liquidi. Questi sistemi hanno raggiunto un’efficienza superiore rispetto alla fotosintesi naturale, rendendoli una soluzione promettente per la produzione di combustibili puliti (https://en.wikipedia.org/wiki/Bionic_Leaf?utm).
4. Pannelli solari autopulenti e autoriparanti:
   Le piante hanno sviluppato meccanismi di auto-riparazione che consentono loro di ripristinare le proteine fotosintetiche danneggiate nel tempo. Ispirandosi a ciò, i ricercatori stanno sviluppando pannelli solari con capacità di auto-guarigione, utilizzando polimeri sensibili alla luce e rivestimenti fotoattivi che imitano i processi di riparazione naturali. Queste innovazioni prolungano la durata dei pannelli solari e mantengono l’efficienza nel tempo.
5. Assorbimento della luce modulabile ispirato alle foglie:
   A differenza dei pannelli solari convenzionali, che possono essere inefficienti in condizioni di luce variabili, le piante hanno sviluppato meccanismi adattivi che consentono loro di regolare l’efficienza di raccolta della luce in base alle condizioni ambientali. Ispirati da ciò, gli ingegneri stanno progettando pannelli solari dinamici che regolano il loro tasso di assorbimento a seconda dell’ora del giorno e dell’intensità della luce solare, imitando il movimento naturale delle foglie e delle strutture dei cloroplasti (https://www.axios.com/sponsored/the-technology-paving-the-way-for-the-future-of-solar-energy?utm).