CREARE IDROGENO DALL'ACQUA

Basterebbe fare come le foglie. Per ottenere energia pulita, una strada è cercare di riprodurre quel processo di fotosintesi che fornisce alle piante zucchero e ossigeno partendo da ingredienti abbondanti come acqua e luce. Il fenomeno si svolge sotto ai nostri occhi tutti i giorni dall'alba al tramonto. Eppure è talmente complesso dal punto di vista chimico da non essere mai stato capito fino in fondo, né riprodotto in maniera efficiente dall'uomo.
Un gruppo di ricercatori italiani ha appena mosso un passo avanti verso questa "pietra filosofale" dell'energia pulita. L'équipe delle università di Trieste, Padova e Bologna e del Cnr di Padova ha descritto su Nature Chemistry come realizzare un catalizzatore per facilitare la scissione delle molecole d'acqua in ossigeno e idrogeno: quest'ultimo utilizzabile come fonte di energia per i motori.
La molecola di H2O, spiegano Maurizio Prato e Marcella Bonchio, coordinatori dello studio, "si forma dal punto di vista chimico facendo reagire idrogeno e ossigeno, in un processo che produce grandi quantità di energia ed è alla base delle celle a combustibile. Ma la reazione inversa, ovvero la scissione della molecola di acqua per generare idrogeno, un combustibile pulito, resta oggi uno degli obiettivi più ambiziosi della ricerca".
Gli elettrodi realizzati in Italia, spiega ancora Prato "sono fatti con nanotubi di carbonio e possono generare idrogeno in modo continuo dall'acqua, anche del mare". Perché il processo della "fotosintesi artificiale" sia completo, mancano ancora alcune tappe da mettere a punto. Ma alla fine, continua Prato, "nel nostro sistema si potrebbe usare acqua di mare, liberarla dall'ossigeno e ottenere idrogeno in grado di alimentare un motore". I nanotubi hanno un diametro esterno di 25 nanometri, o milionesimi di millimetro.
In natura, per superare l'alto livello di energia necessario a spezzare le molecole d'acqua, le alghe e le foglie usano un enzima che si chiama PsII (o Photosystem II). La sua architettura è tanto complessa da non essere imitabile per l'uomo. Quello che il nanotubo di carbonio italiano spera di ottenere è proprio superare questo collo di bottiglia e consentire lo splitting (la divisione di una molecola di H2O in idrogeno da un lato e ossigeno dall'altro) senza bisogno di raggiungere quote elevate di energia: dunque a temperature basse e costi ragionevoli.
"La scoperta del catalizzatore giusto è la chiave di volta per convertire il nostro mondo all'energia rinnovabile e pulita al posto dei combustibili fossili" spiega Prato. "Il catalizzatore che abbiamo realizzato ha un "cuore" dove avviene la reazione, grazie alla sinergia di quattro atomi di rutenio. Qui, atomi ed elettroni dell'acqua vengono trasferiti senza troppa fatica e dunque a bassa energia". I quattro atomi di metallo usati come catalizzatore sono ancorati ai nanotubi di carbonio che funzionano un po' come dei fili elettrici: su di essi infatti corrono gli elettroni che vengono liberati dalla reazione chimica.
Anche con il catalizzatore capace di favorire lo splitting, il motore ad acqua non è per il momento dietro l'angolo. Il "principio di tutte le cose" secondo Talete resta infatti una fonte continua di misteri per fisici e chimici, nonostante la sua abbondanza sul pianeta azzurro, la stabilità dei suoi legami fra gli atomi e la sua limpidezza.

L'UNIVERSO ETERNO

NESSUN inizio, nessuna fine, ma un Universo in continua evoluzione, dove massa, tempo e spazio possono convertirsi l'uno nell'altro. Un Universo dunque, senza Big Bang e senza fine. Questo è il cosmo in cui viviamo, così come lo ha concepito e definito Wun-Yi Shu della National Tsing Hua University di Taiwan, che permette di risolvere molti problemi ancora aperti della teoria oggi comunemente accettata, che vuole che l'Universo in cui viviamo sia nato dal Big Bang.
Nell'Universo di Shu sono quattro gli elementi in contrasto con l'attuale teoria dell'evoluzione del cosmo e che ne danno una nuova visione. Il primo: la velocità della luce e la "costante gravitazionale" non sono costanti, ma variano con il tempo. Il secondo: il tempo non ha avuto né inizio, né fine, quindi non c'è stato alcun Big Bang. Il terzo: la sezione spaziale dell'Universo è paragonabile ad una sfera a più di tre dimensioni, un'immagine inconcepibile con la fantasia umana, ma che si spiega solo matematicamente. Il quarto, infine: l'Universo vede momenti di accelerazione e decelerazione nella sua espansione.
L'ipotesi di Shu vede da una nuova prospettiva le entità che stanno alla base dell'Universo, in quanto il tempo e lo spazio si possono convertire l'uno nell'altro con la velocità della luce come fattore di conversione. La massa e la lunghezza sono anch'esse intercambiabili: la conversione dipende dalla "costante gravitazionale", che è variabile nel tempo, e dalla velocità della luce, anch'essa variabile. Secondo questa nuova complessa visione, quando l'Universo è in espansione il tempo si converte in spazio e la massa in lunghezza. Quando l'Universo si contrae avviene il contrario.
"Nella mia visione dell'Universo la velocità della luce è un fattore di conversione tra il tempo e lo spazio, in quanto è semplicemente una delle proprietà della geometria dello spazio-tempo", spiega Shu, il quale continua: "Poiché l'Universo è in espansione si può ipotizzare che in fattore di conversione vari in rapporto a tale espansione e dunque la velocità della luce varia con il tempo cosmico".
Questa nuova concezione del cosmo in cui viviamo, tra l'altro, dà modo di spiegare la sua espansione senza ricorrere all'"energia oscura" che, secondo i canoni attuali, compone il 73% dell'Universo (il 23% è materia oscura e solo il 4% è materia ordinaria, quella di cui sono composte le stelle, i pianeti e tutto l'Universo visibile). Dell'energia oscura non si sa nulla e rimane il più grande mistero per gli scienziati.
Alcune critiche, tuttavia, sono già state mosse alla nuova teoria. Le più vigorose vengono da Michael Drinkwater, astronomo alla Univesity of Queelsland, il quale sottolinea come vi siano numerose prove che la velocità della luce è costante e non cambia con il tempo come sostiene Shu. La quantità di idrogeno, elio e altri elementi presenti nell'Universo, inoltre, sono coerenti con la nascita dell'Universo attraverso il Big Bang. Un'altra problematica riguarda la "radiazione cosmica di fondo" che, nel modello del Big Bang, corrisponde alla radiazione residua delle fasi iniziali della creazione dell'Universo e ne è considerata una conferma chiave. Shu è consapevole di queste controversie, ma secondo l'astrofisico è solo una questione di tempo e anch'esse troveranno una spiegazione nell'Universo infinito.

MILIONI DI PIANETI SIMILI ALLA TERRA

E' dai tempi di Copernico che l'uomo si domanda se nell'universo ci siano altri pianeti come la Terra. Oggi la scienza mette a segno una risposta interessante: non solo i pianeti simili al nostro ci sono, ma sono anche un bel po'. Su un campione di 1160 sistemi analizzati nella Via Lattea, ne sono stati individuati 140. Complessivamente, dunque, nella nostra galassia potrebbero esserci anche 100 milioni di gemelli della Terra.
Il dato proviene da "Kepler", la sonda Nasa da 600 milioni di dollari, lanciata nello spazio nel marzo 2009 proprio per setacciare l'universo alla ricerca di nuovi mondi. La notizia è stata data in anticipo sull'uscita dei risultati ufficiali, prevista per il prossimo febbraio. A parlarne è stato, durante una conferenza a Oxford, il ricercatore bulgaro Dimitar Sasselov, docente di astronomia e direttore del progetto "Harvard Origins of Life": "I pianeti come la Terra ci sono, la nostra galassia ne è piena", ha detto Sasselov dell'università di Harvard, intervenendo alla "TEDGlobal conference 1", un evento prodotto da un'organizzazione noprofit. "Solo che, con il nostro piccolo telescopio, nei prossimi due anni riusciremo ad analizzarne al massimo una sessantina".
Questi pianeti sono paragonabili al nostro non perché abitati o abitabili, ma perché di dimensioni similari, ovvero con un raggio inferiore al doppio di quello terrestre. La rivista "Science" riferisce che Sasselov ha mostrato un grafico che illustra la distribuzione di circa 265 pianeti esaminati da "Kepler", 140 dei quali etichettati come "simili alla Terra".
Una novità molto interessante, considerando che da quando la tecnologia ha cominciato, 15 anni fa, a intercettare pianeti anche al di fuori del nostro sistema solare, la stragrande maggioranza di quelli individuati sono stati classificati "giganti gassosi", come Giove, e non "mondi rocciosi", come la Terra o Marte.
L'intervento dello studioso si intitolava "On Completing the Copernican Revolution" ("sul completamento della rivoluzione copernicana") e ha scatenato un polverone nella comunità scientifica, che ancora tiene queste informazioni a distanza di sicurezza, in attesa di riscontri più approfonditi. Con l'inizio del 2012 potrebbe delinearsi un'idea concreta di quanti sono i pianeti simili al nostro nella galassia, ma è ancora presto per trarre conclusioni.