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Fotosintesi M13

Acqua trasformata in idrogeno dal virus M13

energia pulita

energia pulita

La ricercatrice Angela Belcher, nel 1997 grazie alla nanotecnica ha isolato un virus l’M13 di forma bastoncelloide catturatore dell’energia luminosa.

Organizzandolo a modi impalcatura in un nano spazio, lo ha posto sopra ad un catalizzatore di diossido di iridio con sonde proteiche infuse in un pigmento di zincoporfirina capace di catturare la luce.

La luce che nelle molecole fotosensibili, crea un effetto domino separando gli elettroni con carica positiva che portati a contatto di molecole d’acqua provocano una dissociazione di ioni ossigeno (carichi negativamente) e ioni idrogeno (protoni) ricchi d’energia

Un virus opportunamente modificato ed elettrificato dall’energia solare potrebbe essere utilizzato per estrarre idrogeno dall’acqua: avremmo così una fonte energetica rinnovabile, inesauribile e completamente pulita. Il primo prototipo funzionante entro il 2012 .

L’idrogeno ricavato dall’acqua grazie all’utilizzo di energia solare è probabilmente il carburante più pulito che si possa immaginare e nel giro di un paio d’anni  potrebbe essere realtà. Secondo quanto pubblicato sull’ultimo numero della rivista Nature Nanotecnology un gruppo d ricercatori del MIT di Boston avrebbe messo a punto una nuova tecnica che consentirebbe di raggiungere questo straordinario risultato a bassissimo costo e con un impatto ambientale pari a zero.

Super tecnologia 

Il team di scienziati guidato da Angela Belcher si è ispirato alle piante, che da miliardi di anni, grazie alla fotosintesi clorofilliana ricavano dall’acqua e dal Sole il glucosio, cioè il carburante che serve al vegetale per vivere. Il pigmento verde presente nella clorofilla cattura l’energia della luce solare e la utilizza per scomporre l’acqua in idrogeno e ossigeno “staccandone” gli elettroni e ricombinandoli con l’anidride carbonica.

2012
Per ora gli scienziati sono riusciti a eliminare l’ossigeno dall’acqua, ma non sono ancora in grado di stabilizzare l’idrogeno che tende a scomporsi in protoni ed elettroni. Ma al MIT regna l’ottimismo: la Belcher è convita di riuscire a mettere a punto un prototipo di impianto di dissociazione funzionante entro il 2012.

Transizione Vetro _ Vetro

INDURIMENTO NATURALE DEL VETRO

L’idea nasce dall’osservazione dei vetri e della loro durabilità chimica, l’esperienza quotidiana ci mostra che essi non sono inerti, se si espone una lastra di vetro ad aria umida e caldo, la sua superficie nel tempo subisce un processo di alterazione, analizzando superfici di vari campioni vetrosi si osserva che esse differiscono per composizione dal cuore del campione stesso, ciò implica che la composizione del campione non dipende esclusivamente dai suoi costituenti, ma

può essere fortemente influenzata dalla contaminazione con l’ambiente esterno, che provoca inoltre un alterazione del cristallino e un indurimento molecolare che ne aumenta la resistenza.

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I vetri sono solidi amorfi, assimilabili a liquidi sotto-raffreddati ad altissima viscosità, essi sono costituiti quasi esclusivamente da diossido di silicio, nella fase di produzione per abbassare la temperatura di fusione e migliorare la fluidità si aggiungono dei fondenti di ossido di sodio e potassio che hanno ioni caratterizzati da una bassa forza di campo ionico e forze elettrostatiche imposte, troppo deboli per causare distorsioni sui legami del reticolo silicatico.

Comunque gli elementi chimici che accelerano il mutamento di un vetro tradizionale, sono gli ioni di potassio (K+) che posti sulla superficie del vetro stesso e a temperature elevate tendono a sostituirsi agli ioni di sodio (Na+) di diametro inferiore, determinando una compressione meccanica delle molecole più interne ed immutate, che tendono una reazione di trazione.

L’indurimento molecolare del vetro è influenzato da due parametri il tempo e la temperatura, non potendo raggiungere naturalmente altissime temperature, si può pensare di variare la cinetica della razione di scambio ionico, portando ad una variazione di sforzo generato sulle molecole.

Gli ioni di potassio, ottenuti dalla scissione del carbonato di potassio idrato è combinato nell’aerosol con un resina collante per accelerare l’adesione dei depositi sul vetro, vengono canalizzati e si muovo secondo un gradiente elettrico, ovvero quando si instaura una differenza di potenziale tra due aree, gli ioni di potassio di diametro maggiore vanno a sostituirsi agli ioni di sodio con diametro inferiore , un esempio di diffusione si ha quando una goccia d’ inchiostro posta all’interno di un recipiente d’acqua disperde uniformemente le sue particelle.

L’irraggiamento termico è una radiazione elettromagnetica che per effetto della sua temperatura si propaga alla velocità della luce, essa si calcola con il prodotto lunghezza d’onda per la frequenza, il comportamento dei corpi condensati (solidi o liquidi) nei confronti dell’energia emessa dalle radiazioni che incidono su di essi è diverso, cambia a seconda della loro natura.

La superficie del vetro trattata grigio opaca, in condizioni di radiazione solare media è investita da una energia di 1100 W/m 2 che in aria produce 25 °C tenuto conto della conduttanza convettiva in aria di 20 W/m 2 K, che il flusso conduttivo disperso è trascurabile, la superficie del vetro raggiunge 45 °C , temperature ancora lontanissime ai 450 °C necessari all’energia di attivazione dello scambio ionico di 150 KJ/mol.

In un sistema fotocatalitico eterogeneo le razioni avvengono sulla superficie del catalizzatore, dove si trovano adsorbite le molecole reagenti, il sistema infatti assorbe fotoni con energia adeguata, raggiungendo uno stato eccitato che conduce a meccanismi di rilassamento determinanti per le reazioni chimiche di disattivazione che danno luogo a reazioni fotocatalitiche. Si individuano tre diversi meccanismi di rilassamento, quello che consideriamo è legato al trasferimento di carica con una reazione, nella quale un elettrone passa da un orbitale di elevata energia di una specie donatrice, ad un orbitale a minore energia della specie accettrice, i prodotti finali saranno una coppia ionica, catione donatore e anione accettore.

La comprensione dei meccanismi di fotocatalisi e le proprietà fotocatalitiche del biossido di titanio, che hanno portato alla produzione del vetro autopulente, devono necessariamente essere approfonditi per compensare il band-gap, per cui il solo 5% della luce solare ha energia sufficiente a promuovere un elettrone alla banda di conduzione, sono alla base di questo studio, che mira a produrre un composto che facilita lo scambio ionico potassio sodio a bassissime temperature, l’idea è di usare un onda elettromagnetica canalizzata ottenuta con un impulso laser, che possa disegnare a piacimento una maglia di scambio ionico a seconda delle
caratteristiche da conferire al vetro, nello studio di ottica lineare e non lineare, una sorgente laser CW a
impulsati monocromatici di elevata coerenza spaziale e temporale, può raggiungere intensità maggiori o uguali a 10 12 W/cm2 , corrispondenti a campi elettrici dell’ordine di 105 – 108 V/cm, compatibili con campi elettrici nella materia di circa 109 V/cm.

I vetri a temperatura ambiente possono definirsi degli isolanti elettrici, la resistività elettrica tuttavia riguarda la conduzione ionica e non degli elettroni come nei metalli, la resistività in Ohm * m è fra 1010 1014 ed proporzionale alla viscosità del vetro, per questo alzando la temperatura diminuisce la resistività di conduzione ed aumenta la mobilità ionica, la resistività è proporzionale alla viscosità e la mobilità ionica è legata alla temperatura secondo la legge di Fick.

In conclusione, un vetro posto ad una temperatura nettamente inferiore ai 400 °C di un processo di tempra chimica, trattato con una micro pellicola di depositi di ioni di potassio ed investito da un impulso laser si trova nelle condizione di gradiente elettrico capace di supportare lo scambio ionico potassio sodio.
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Massimo Pironi
researcher Silice Energie C.S.R.L.

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