Redazione
Il governo giapponese ha svelato un piano che mira a sviluppare la fotosintesi artificiale su scala industriale entro il 2040. Il cuore del processo consiste nel trasformare anidride carbonica e acqua in carburante pulito attraverso l’energia solare. Ecco perché questa innovazione tecnologica potrebbe spostare i pesi economici degli asset energetici e, soprattutto, offrire un sostegno concreto alla decarbonizzazione.
La roadmap di Tokyo verso l’energia solare liquida
Il ministero dell’Ambiente giapponese ha delineato una strategia in tre fasi per sviluppare la tecnologia entro i prossimi quindici anni, l’obiettivo intermedio, fissato per il 2030, riguarda la realizzazione del processo di scissione di acqua e CO2. L’anidride carbonica derivante da questo processo sarebbe destinata alla produzione di carburanti per l’aviazione e materie prime chimiche.
“La fotosintesi artificiale è un pilastro per costruire una società decarbonizzata, che creerà nuove industrie sfruttando le tecnologie giapponesi e aumenterà la competitività internazionale” del Paese nipponico, ha dichiarato il ministro dell’Ambiente Keiichiro Asao. Per sostenere questa iniziativa, il dicastero ha richiesto 800 milioni di yen (5,4 milioni di dollari) nel budget dell’anno fiscale 2025.
La produzione su larga scala è prevista per il 2040, con l’obiettivo di migliorare l’efficienza e ridurre i costi per facilitarne l’adozione diffusa.
Il Giappone non parte da zero: l’Università di Tokyo, in collaborazione con Inpex Corporation, ha già sviluppato un prototipo funzionale che ha vinto il premio europeo “Fuel from the Sun” nel 2021, dimostrando la capacità di produrre metano rinnovabile durante un test di 72 ore.
Il mercato globale in crescita esponenziale
Il settore della fotosintesi artificiale sta vivendo una fase di espansione accelerata. Il mercato globale, valutato 111,06 milioni di dollari nel 2025, è proiettato verso una crescita del 13% annuo fino al 2027. L’Asia Pacifico emerge come regione leader, con Giappone e Corea del Sud che stanno aumentando significativamente gli investimenti in tecnologie innovative per la produzione di energia e combustibili.
Il segmento dell’idrogeno rappresenta l’applicazione più promettente, registrando il tasso di crescita più elevato nel periodo di previsione. Questa tendenza riflette la crescente domanda globale di H2 verde e combustibili liquidi ecologici, alimentata dai piani governativi per raggiungere emissioni nette zero.
Le difficoltà della mimesi naturale
Nonostante i progressi significativi, la fotosintesi artificiale deve superare ostacoli considerevoli legati ai costi elevati e alla bassa efficienza di conversione. I ricercatori stanno lavorando su diversi fronti per ottimizzare le prestazioni: dall’ampliamento degli spettri di assorbimento alla stabilità dei materiali utilizzati.
Un importante passo avanti arriva dall’Università di Basilea, dove i ricercatori hanno sviluppato una molecola capace di immagazzinare quattro cariche elettriche (due positive e due negative) utilizzando luce naturale anziché laser. Questo progresso avvicina la tecnologia a sistemi più efficienti e facilmente utilizzabili per la conversione dell’energia solare in energia chimica.
La scalabilità rimane l’obiettivo più sfidante di questa innovazione: mentre molti sistemi di laboratorio hanno dimostrato risultati promettenti, il passaggio a scala industriale richiede lo sviluppo di metodi di produzione economicamente sostenibili e l’integrazione nelle infrastrutture esistenti.
L’Europa e la corsa tecnologica globale
Il Giappone non è l’unico attore in campo. L’Unione Europea ha lanciato il progetto MatEnSAP, che esplora la fotosintesi semi-artificiale utilizzando enzimi biologici come catalizzatori. Questa approccio ibrido mira a sfruttare i vantaggi di organismi naturali per convertire l’anidride carbonica in carburante pulito con perdite energetiche minime.
I ricercatori europei hanno creato “ponteggi porosi” costituiti da ossidi metallici per ospitare gli enzimi, con dimensioni dei pori modificabili per adattarsi perfettamente ai catalizzatori biologici. Gli elettroni generati dai pannelli solari vengono immessi direttamente negli enzimi, alimentando la sintesi di carburante dall’anidride carbonica.
Verso una nuova era energetica
La fotosintesi artificiale rappresenta un salto qualitativo rispetto alle tecnologie rinnovabili tradizionali: mentre eolico e fotovoltaico producono elettricità, questa tecnologia punta alla realizzazione di combustibili solari immagazzinabili e trasportabili. La capacità di utilizzare simultaneamente luce solare, acqua e CO2 atmosferica per produrre energia la rende particolarmente attraente per un futuro energetico sostenibile.
Il successo del piano giapponese potrebbe innescare una trasformazione profonda nel panorama energetico globale, offrendo un’alternativa concreta ai combustibili fossili e contribuendo significativamente agli obiettivi di decarbonizzazione. La sfida ora è trasformare la promessa scientifica in realtà industriale, superando le barriere economiche e tecniche che ancora separano i laboratori dalle applicazioni su vasta scala.
