Idrogeno, scoperto come si produce in natura

La scoperta apre scenari nuovi sulla produzione di celle a combustibile più efficienti e meno impattanti per l’ambiente

Pubblicato il 25 marzo 2010

Che fosse possibile produrre idrogeno molecolare, cioè utilizzabile come combustibile, in natura era già noto. Ciò che non si conosceva era il procedimento attraverso il quale alcuni enzimi vi riuscissero. La chiave del “mistero” sono le ferro-idrogenasi, enzimi capaci di catalizzare e produrre l’idrogeno in maniera molto efficiente.

Ora, due studi condotti da alcuni ricercatori del dipartimento di Biotecnologie e Bioscienze dell’Università di Milano-Bicocca, coordinati dal professor Luca De Gioia, hanno svelato con precisione alcuni aspetti fondamentali del meccanismo attraverso il quale le molecole di ferro-idrogenasi, utilizzando ioni di ferro, riescano sia a produrre idrogeno molecolare, sia a comportarsi come delle vere e proprie celle a combustibile convertendolo in energia. Le ricerche, alle quali ha partecipato anche l’Università svedese di Lund, sono state pubblicate questa settimana sul sito del Journal of the American Chemical Society.

In particolare, sono stati chiariti due aspetti chiave della chimica delle ferro-idrogenasi. Prima di tutto, attraverso calcoli molto raffinati, è stato dimostrato che l’enzima possiede un atomo di azoto posizionato in modo funzionale al rapido trasferimento dei protoni verso il sito attivo, ossia l’area dell’enzima nella quale si verifica la reazione di produzione di idrogeno. Inoltre, lo studio ha dimostrato che l’efficienza di questi enzimi nella produzione di idrogeno molecolare e nella sua trasformazione in energia dipende strettamente dalla presenza degli ioni cianuro nelle ferro-idrogenasi.

Far luce sul ruolo svolto dai vari componenti presenti nel sito attivo delle idrogenasi permette di avere una migliore comprensione dei processi metabolici alla base della produzione biologica di idrogeno molecolare. Inoltre, dischiude nuovi e promettenti scenari per la progettazione di catalizzatori di nuova generazione e per il loro utilizzo nelle batterie a combustibile del futuro. Lo studio di questi enzimi rappresenta un viaggio tra i processi metabolici che hanno accompagnato lo sviluppo della vita sulla Terra.

La realizzazione delle attuali celle a combustibile richiede metalli rari (e quindi costosi) quali platino e palladio. Questo è uno dei motivi che hanno sinora reso difficile e oneroso un vero e proprio decollo dell’idrogeno come fonte di energia.

Per fare un esempio concreto, anche se l’elevato costo del platino necessario è solo una frazione del costo di fabbricazione delle celle a combustibile, basta pensare che la sostituzione di tutto il parco veicoli mondiale con veicoli alimentati a idrogeno richiederebbe una quantità di platino ampiamente superiore alle riserve planetarie. Risulta fondamentale la progettazione di celle a combustibile basate su metalli abbondanti e poco costosi, quali ad esempio il ferro.

Ai vantaggi economici si aggiungono quelli ambientali: infatti il reperimento dei metalli preziosi è fonte di inquinamento, derivato dallo sfruttamento delle miniere. Inoltre, l’idrogeno, non presente in natura allo stato molecolare, deve essere per forza ottenuto tramite procedure chimiche, oppure utilizzando sostanze ad elevato contenuto energetico come i combustibili fossili. Tuttavia, questi metodi, oltre ad esaurire risorse non rinnovabili, generano CO2 in elevate quantità, aggravando l’effetto serra. La sostituzione di questi processi con metodi che utilizzano microrganismi come batteri o microalghe, che sfruttano una reazione metabolica come quella delle idrogenasi, abbatterebbe completamente il rilascio in atmosfera di CO₂.

L’applicazione più nota al grande pubblico delle celle a combustibile è l’auto a idrogeno, ma esse possono essere utilizzate nei più svariati settori, dalle batterie per cellulari alle centrali elettriche.

Università di Milano-Bicocca: www.unimib.it

energia idrogeno

Cybersecurity e transizione energetica: DKC conferma il proprio impegno per tecnologie sicure e conformi alle nuove direttive europee
Le recenti disposizioni europee in materia di cybersecurity, resilienza digitale e protezione delle infrastrutture critiche stanno ridefinendo il quadro di riferimento per i produttori di tecnologie destinate al settore energetico, anche in vista della transizione energetica. Un cambiamento che coinvolge...
Gestione dei cavi per applicazioni nelle energie rinnovabili da Panduit
La continua espansione degli impianti fotovoltaici, dell’energia eolica, delle reti di distribuzione elettrica e degli impianti a biogas impone requisiti sempre più elevati a tutti i componenti delle infrastrutture elettriche. Oltre a cavi, connettori e sistemi di...
A The smarter E Europe 2026 Omron presenta soluzioni di power-control per un’elettrificazione sicura ed efficiente
OMRON Electronic Components Europe parteciperà a The smarter E Europe 2026, l’evento fieristico di Messe München, dedicato al settore energetico, che si tiene il 23-25 giugno 2026 a Monaco di Baviera, per presentare soluzioni di elettrificazione, per stili di vita...
Moxa a The smarter E Europe: networking sicuro per infrastrutture energetiche critiche
Moxa Europe GmbH, azienda punto di riferimento nelle soluzioni di comunicazione e networking industriale, presenterà a EM-Power Europe, nell’ambito di The smarter E Europe (Messe München dal 23 al 25 giugno 2026), presso il Padiglione B.5, Stand...
Le rinnovabili 24/7 superano la concorrenza con i combustibili fossili
Secondo un nuovo rapporto dell’Agenzia Internazionale per le Energie Rinnovabili (Irena), l’energia solare ed eolica, abbinata all’accumulo in batterie, è affidabile e già oggi fornisce elettricità a costi contenuti 24 ore su 24. Energie rinnovabili 24/7 L’economia...
Recupero di calore, il potenziale sprecato: perché i territori non investono
Il tema dell’ approvvigionamento energetico si è imposto in cima alle agende politiche internazionali, in seguito alla recente escalation del conflitto in Medio Oriente e la conseguente chiusura dello stretto di Hormuz, causa di un grave shock...
Zelestra produce il primo kWh in Italia: al via l’impianto agrivoltaico di Ginosa e la Energy Academy
A meno di tre settimane dalla presentazione di AccelerateEU, il piano d’azione con cui la Commissione Europea ha invitato gli Stati membri ad accelerare la transizione verso le energie rinnovabili, Zelestra realizza a Ginosa un segnale concreto...
ABB investe 100 milioni di dollari in Italia per accelerare la trasformazione della rete elettrica
ABB ha annunciato un investimento di 100 milioni di dollari nei prossimi 3 anni per la realizzazione di un nuovo stabilimento a Dalmine (Bergamo), con l’obiettivo di potenziare le capacità produttive nelle tecnologie di media tensione, quadri...
A SPS Italia 2026, SMC Italia presenta la ‘Fabbrica sostenibile’
In occasione della fiera SPS Italia 2026, SMC Italia (Pad 6 Stand G016) presenta una visione evoluta della fabbrica digitale, ponendo al centro un concetto chiave: la sostenibilità come leva strategica per l’industria. Non solo fornitore di...
Sostenibilità digitale: guida pratica per aziende tra impatti nascosti, dati e infrastrutture IT
Email, cloud, software e streaming vengono spesso considerati “invisibili”. Ma dietro ogni attività digitale si nasconde un’infrastruttura fisica che consuma energia, utilizza risorse e genera emissioni. Un impatto ancora poco percepito, ma destinato a diventare sempre più...